JPS60205283A - 高速増殖炉 - Google Patents
高速増殖炉Info
- Publication number
- JPS60205283A JPS60205283A JP59060711A JP6071184A JPS60205283A JP S60205283 A JPS60205283 A JP S60205283A JP 59060711 A JP59060711 A JP 59060711A JP 6071184 A JP6071184 A JP 6071184A JP S60205283 A JPS60205283 A JP S60205283A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- core
- rods
- section
- 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
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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、高速中性子増殖炉の改良に係り、特に炉心構
成に関する。
成に関する。
従来の高速中性子増殖炉（以下、これを高速炉と略称す
る。）の炉心構成は、第１図に示すように、炉心燃料部
１，２と、炉心燃料部を囲繞する径方向ブランケット部
３および上、下の軸方向ブランケット部４，５より成っ
ている。ここでブランケットというのは、炉心より洩れ
出た中性子を吸収して有用な核分裂性物質（例えば２”
Ｐｕ）に転換されるような親物質（例えば２”Ｕ）を主
成分とする領域である。
る。）の炉心構成は、第１図に示すように、炉心燃料部
１，２と、炉心燃料部を囲繞する径方向ブランケット部
３および上、下の軸方向ブランケット部４，５より成っ
ている。ここでブランケットというのは、炉心より洩れ
出た中性子を吸収して有用な核分裂性物質（例えば２”
Ｐｕ）に転換されるような親物質（例えば２”Ｕ）を主
成分とする領域である。
また、従来の炉心の断面を電気出力３００Ｍ１ｌｅ程度
の中型炉を例としてみると、第２図に示すように、炉心
を構成する領域には、内側炉心燃料集合体６．前記集合
体よりもＰｕ富化度が高い外側炉心燃料集合体７，８お
よび径方向ブランケット燃料集合体９が装荷され、それ
らの間に出力および出力分布を制御するための制御棒１
０の挿入領域が設けられている。
の中型炉を例としてみると、第２図に示すように、炉心
を構成する領域には、内側炉心燃料集合体６．前記集合
体よりもＰｕ富化度が高い外側炉心燃料集合体７，８お
よび径方向ブランケット燃料集合体９が装荷され、それ
らの間に出力および出力分布を制御するための制御棒１
０の挿入領域が設けられている。
さらに、従来の炉心の炉心燃料集合体は、第３図に示す
ように、全て同径の燃料棒１１が密に多数並べられ、燃
料棒同志の接触を防ぐために、燃料棒にはスペーサワイ
ヤ１２が巻き付けてあり、これらの燃料体は６角柱状の
ラッパ管１３に収納されている。
ように、全て同径の燃料棒１１が密に多数並べられ、燃
料棒同志の接触を防ぐために、燃料棒にはスペーサワイ
ヤ１２が巻き付けてあり、これらの燃料体は６角柱状の
ラッパ管１３に収納されている。
一般に、炉心から取り出し得る熱出力の上限は、最高温
度の燃料棒についての熱的制限に依存するので、従来の
高速炉の炉心では、限られた大きさで高い出力を得るた
めに、各燃料棒の単位長出力（燃料棒の単位長さ当りの
出力のことである。単位はＷ／ｅｌｌ）を一定値以下に
する必要から、細い燃料棒が用いられることが多い、し
かし、燃料棒か細くなると、集合体内の燃料体積が冷却
部材あるいは他の構造材（被覆、スペーサワイヤ、ラッ
パ管等）比べ相対的に小さくなり、燃料以外の物質によ
る中性子の吸収が増すために、増殖率の低ドを招くと共
に臨界を保つに必要な燃料のＰｕ富化を高くする必要が
ある。
度の燃料棒についての熱的制限に依存するので、従来の
高速炉の炉心では、限られた大きさで高い出力を得るた
めに、各燃料棒の単位長出力（燃料棒の単位長さ当りの
出力のことである。単位はＷ／ｅｌｌ）を一定値以下に
する必要から、細い燃料棒が用いられることが多い、し
かし、燃料棒か細くなると、集合体内の燃料体積が冷却
部材あるいは他の構造材（被覆、スペーサワイヤ、ラッ
パ管等）比べ相対的に小さくなり、燃料以外の物質によ
る中性子の吸収が増すために、増殖率の低ドを招くと共
に臨界を保つに必要な燃料のＰｕ富化を高くする必要が
ある。
この、Ｐｕ富化度を高めることは、燃焼による反応度の
劣化を大きくする。また、制御棒で制御できる余剰反応
度には制限があるため、燃焼による反応度劣化が大きい
と運転期間が短縮されることになる。先に示した出力３
００ＭＷ級の炉では、約半年間隔という短い期間毎に、
炉心燃料を部分的に交換するようにしている。そのため
、原子炉の稼動率が低く、経済性が抑えられるという問
題がある。
劣化を大きくする。また、制御棒で制御できる余剰反応
度には制限があるため、燃焼による反応度劣化が大きい
と運転期間が短縮されることになる。先に示した出力３
００ＭＷ級の炉では、約半年間隔という短い期間毎に、
炉心燃料を部分的に交換するようにしている。そのため
、原子炉の稼動率が低く、経済性が抑えられるという問
題がある。
また、炉心から取り出し得る熱出力を高めるためには、
熱的制限を与えている燃料棒の単位長出力を各燃料棒に
ついてできるだけ平均化すること、すなわち、出力分布
をできるだけ平坦化する必要がある。これに関して、従
来の高速炉では、炉心燃料部をＰｕ富化度の異なる内側
および外側領域に分け、外側領域のＰｕ富化度をより高
めることにより、径方向出力分布の平坦化を図ったり、
また、炉心燃料部の軸方向に内部ブランケット燃料部を
設けて出力分布の平坦化を図っている。
熱的制限を与えている燃料棒の単位長出力を各燃料棒に
ついてできるだけ平均化すること、すなわち、出力分布
をできるだけ平坦化する必要がある。これに関して、従
来の高速炉では、炉心燃料部をＰｕ富化度の異なる内側
および外側領域に分け、外側領域のＰｕ富化度をより高
めることにより、径方向出力分布の平坦化を図ったり、
また、炉心燃料部の軸方向に内部ブランケット燃料部を
設けて出力分布の平坦化を図っている。
しかし、径方向ブランケット燃料部に隣接する炉心燃料
部の外側部分では、出力密度が他の部分に比べて低く、
この部分の出力を高めることが高い熱出力を得るために
は望ましい。
部の外側部分では、出力密度が他の部分に比べて低く、
この部分の出力を高めることが高い熱出力を得るために
は望ましい。
本発明の目的は、従来の高速炉炉心の炉心構成を改良す
ることにより、炉心の出力分布が平坦であると共に、増
殖性が優扛、かつ原子炉の運転に際して、燃焼サイクル
期間の延長を可能にすることにある。
ることにより、炉心の出力分布が平坦であると共に、増
殖性が優扛、かつ原子炉の運転に際して、燃焼サイクル
期間の延長を可能にすることにある。
本発明は、上記目的を達成するために、高速炉の炉心部
で径方向ブランケット燃料集合体７に隣近し、炉心燃料
部の最外周に位置する炉心燃料集合体において、その集
合体内の燃料棒１０の本数を他の炉心燃料集合体に比し
て減らし、同時に、燃料体の外径を太くすることにより
、燃料体積比を他の炉心燃料集合体に比して相対的に増
したことを特徴とするものである。
で径方向ブランケット燃料集合体７に隣近し、炉心燃料
部の最外周に位置する炉心燃料集合体において、その集
合体内の燃料棒１０の本数を他の炉心燃料集合体に比し
て減らし、同時に、燃料体の外径を太くすることにより
、燃料体積比を他の炉心燃料集合体に比して相対的に増
したことを特徴とするものである。
従来の例としてとりあげた電気出力３００Ｍ１ｅ程度の
中型高速炉の炉心部は、第１図に示すように、内側炉心
燃料部と、内側炉心領域よりも燃料のＰ ｕ富化度が高
い外側炉心領域部より成る高さおよびその等価直径がそ
れぞれ９０ｃｍ程度の炉心燃料部が、径方向プランケラ
１〜燃料部３と厚さが３０ｃｍ程Ｊ［（７）上、下軸方
向ブランケット燃料部４゜５により囲繞される構成にな
っている。このような炉心構成を、第２図に示すように
、内側炉心燃料集合体６、外側炉心燃料集合体７，８、
径方向ブランケット燃料集合体および制御棒を約１１．
６１のピッチで配列することにより実現し、３００ＭＷ
ｓ程度の出力で原子炉を運転する。その際、全ての炉心
燃料集合体は、第３図に示すように。
中型高速炉の炉心部は、第１図に示すように、内側炉心
燃料部と、内側炉心領域よりも燃料のＰ ｕ富化度が高
い外側炉心領域部より成る高さおよびその等価直径がそ
れぞれ９０ｃｍ程度の炉心燃料部が、径方向プランケラ
１〜燃料部３と厚さが３０ｃｍ程Ｊ［（７）上、下軸方
向ブランケット燃料部４゜５により囲繞される構成にな
っている。このような炉心構成を、第２図に示すように
、内側炉心燃料集合体６、外側炉心燃料集合体７，８、
径方向ブランケット燃料集合体および制御棒を約１１．
６１のピッチで配列することにより実現し、３００ＭＷ
ｓ程度の出力で原子炉を運転する。その際、全ての炉心
燃料集合体は、第３図に示すように。
そのラッパ管１３の内に外径６．５ ｍの１６９本の燃
料体を収納している。さらに、上記の燃料体は、第４図
に示すように、５４ＩｌｌＩｌの燃料ペレット１４を、
１■の被覆管１５で覆っている。また、燃料体には、１
．３閣程度のスペーサーワイヤが巻き付けられている。
料体を収納している。さらに、上記の燃料体は、第４図
に示すように、５４ＩｌｌＩｌの燃料ペレット１４を、
１■の被覆管１５で覆っている。また、燃料体には、１
．３閣程度のスペーサーワイヤが巻き付けられている。
このような、電気出力３００１１１ｅ程度の中型高速炉
は、上記の炉心構成でも、燃料のＰｕ富化度が内側およ
び外側炉心領域で２０％および２７％と大きく、その燃
焼反応度も大きくなり、燃焼サイクル期間は約１５０日
と短なくなる。
は、上記の炉心構成でも、燃料のＰｕ富化度が内側およ
び外側炉心領域で２０％および２７％と大きく、その燃
焼反応度も大きくなり、燃焼サイクル期間は約１５０日
と短なくなる。
上記の従来の炉心に対して本発明は、第２図に示した、
外側炉心燃料集合体７，８の内、径方向ブランケット９
に隣辺した、外側炉心最外層燃料集合体８内の燃料棒の
本数およびその外径を改良するものである。比較のため
他の炉心燃料集合体は従来仕様のままとする。この外側
炉心最外層燃料集合体内の燃料棒の本数およびその外径
の改良は、できるだけ集合体内の燃料体積比を大きくし
、燃料体の単位長出力が一定値を越えない範囲で、燃料
ペレット被覆管１５の厚さ、スペーサワイヤ１２の径お
よびラッパ管１３の厚さは従来仕様のままとして決めた
。この場合、外側炉心最外層燃料集合体内の最適な燃料
ピンの本数は１２７本に。
外側炉心燃料集合体７，８の内、径方向ブランケット９
に隣辺した、外側炉心最外層燃料集合体８内の燃料棒の
本数およびその外径を改良するものである。比較のため
他の炉心燃料集合体は従来仕様のままとする。この外側
炉心最外層燃料集合体内の燃料棒の本数およびその外径
の改良は、できるだけ集合体内の燃料体積比を大きくし
、燃料体の単位長出力が一定値を越えない範囲で、燃料
ペレット被覆管１５の厚さ、スペーサワイヤ１２の径お
よびラッパ管１３の厚さは従来仕様のままとして決めた
。この場合、外側炉心最外層燃料集合体内の最適な燃料
ピンの本数は１２７本に。
また燃料棒外径は７．７ ａｍに決まり、この部分の集
合体内の燃料体積比は、従来の３３％から３８％に約１
０％程増加させることができる。
合体内の燃料体積比は、従来の３３％から３８％に約１
０％程増加させることができる。
燃料棒内の燃料組成および燃料密度を従来例の燃料棒と
同じにすると、炉心部の反応度は従来の炉心よりも増大
するので、臨界を保つに必要な炉心内のＰｕ富化度を低
減させることが可能となる。
同じにすると、炉心部の反応度は従来の炉心よりも増大
するので、臨界を保つに必要な炉心内のＰｕ富化度を低
減させることが可能となる。
また、増殖率も向上し燃焼反応度をより小さくすること
かできる。その結果、燃焼反応度により制限されていた
炉心燃料の交換期間すなわち、燃焼サイクル間隔を延長
することが可能になる。
かできる。その結果、燃焼反応度により制限されていた
炉心燃料の交換期間すなわち、燃焼サイクル間隔を延長
することが可能になる。
また、Ｐｕ富化度が低減されると、燃料内の親物質（例
えば減損ウラン、′Ｕ）の含有率が増すので、従来の炉
心と同じ期間、炉心を燃焼させた場合、核分裂性物質（
例えば２”Ｐｕ）に転換される量すなわち、増殖率が増
大し、Ｐｕの倍増時間も短縮される。
えば減損ウラン、′Ｕ）の含有率が増すので、従来の炉
心と同じ期間、炉心を燃焼させた場合、核分裂性物質（
例えば２”Ｐｕ）に転換される量すなわち、増殖率が増
大し、Ｐｕの倍増時間も短縮される。
また、出力密度は、燃料の密度およびＰｕ富化度が同じ
であれば、その位置での中性子束と燃料の体積比に比例
するから、本発明でのように、従来例の炉心で出力分布
の低下が大きかった外側領域の最外層燃料県会体内の燃
料の体積比を増したことは、炉心全体の半径方向に出力
分布を平坦化し、炉心のピーキング係数（半径方向出力
密度の最大値／平均値）を小さくする。炉心の出力分布
の平坦化は、高い熱出力を取り出すために制限を与えて
いた燃料棒の最高中心温度を低下させる。
であれば、その位置での中性子束と燃料の体積比に比例
するから、本発明でのように、従来例の炉心で出力分布
の低下が大きかった外側領域の最外層燃料県会体内の燃
料の体積比を増したことは、炉心全体の半径方向に出力
分布を平坦化し、炉心のピーキング係数（半径方向出力
密度の最大値／平均値）を小さくする。炉心の出力分布
の平坦化は、高い熱出力を取り出すために制限を与えて
いた燃料棒の最高中心温度を低下させる。
すなわち本発明において、外側炉心の最外層燃料集合体
にのみ大径燃料ピンを使用したことは、燃料体の中心温
度が問題となる燃料棒、（従来例では内側炉心燃料集合
体に隣接する外側炉心燃料集合体７内の燃料棒）の単位
長出力を低下させ、燃料棒の中心温度を低下させるのに
有効である。
にのみ大径燃料ピンを使用したことは、燃料体の中心温
度が問題となる燃料棒、（従来例では内側炉心燃料集合
体に隣接する外側炉心燃料集合体７内の燃料棒）の単位
長出力を低下させ、燃料棒の中心温度を低下させるのに
有効である。
以上の従来炉心と本発明の炉心の比較を、具体的な数値
により示す。まず、外側炉心燃料集合体に大径燃料棒を
使用したことにより約２０００本の燃料棒が削減できる
。また、燃料体積比が１０％程度増加したことにより、
内側炉心および外側炉心の燃料のＰｕ富化度はそれぞれ
２％ずつ低減することができ、同じ反応度で運転が開始
されると、燃焼反応度の劣化が小さく、燃焼サイクル期
間が約１０％程延長できる。この際、炉心燃料部におけ
るウラン（Ｕ）およびプルトニウム（Ｐｕ）の装荷量は
約３％および約２％増加するが、燃料棒本数の削減およ
び燃料サイクル期間の延長を考慮すると本発明による炉
心構成は経済性が高い６次に１本発明による炉心のピー
キング係数は従来炉心に比べて約１％小さくなり、炉心
の大きさは一定のまま炉心全体の出力をより大きくとる
ことができる。
により示す。まず、外側炉心燃料集合体に大径燃料棒を
使用したことにより約２０００本の燃料棒が削減できる
。また、燃料体積比が１０％程度増加したことにより、
内側炉心および外側炉心の燃料のＰｕ富化度はそれぞれ
２％ずつ低減することができ、同じ反応度で運転が開始
されると、燃焼反応度の劣化が小さく、燃焼サイクル期
間が約１０％程延長できる。この際、炉心燃料部におけ
るウラン（Ｕ）およびプルトニウム（Ｐｕ）の装荷量は
約３％および約２％増加するが、燃料棒本数の削減およ
び燃料サイクル期間の延長を考慮すると本発明による炉
心構成は経済性が高い６次に１本発明による炉心のピー
キング係数は従来炉心に比べて約１％小さくなり、炉心
の大きさは一定のまま炉心全体の出力をより大きくとる
ことができる。
本発明によれば、燃料ピンの本数を削減することができ
るので、燃料ピン製作コストも低減することができる。
るので、燃料ピン製作コストも低減することができる。
また、燃焼サイクル期間の延長は、原子炉の稼働率を高
める。また、炉心燃料の平均取出し燃焼度が約７％増す
ほか、Ｐｕの増殖率が増加し燃料倍増時間が単線される
など、燃料費の低下の効果が極めて大きい。
める。また、炉心燃料の平均取出し燃焼度が約７％増す
ほか、Ｐｕの増殖率が増加し燃料倍増時間が単線される
など、燃料費の低下の効果が極めて大きい。
さらに−１炉心燃料部の出力分布の平坦化は燃料の健全
性を高め、また出力を上昇させる余裕が生じるなど炉心
の性能および経済性を増す効果は大である。
性を高め、また出力を上昇させる余裕が生じるなど炉心
の性能および経済性を増す効果は大である。
第１図は炉心の概念図、第２図は炉心の水平面図、第３
図は炉心燃料集合体の水平面図、第４図は燃料棒の水平
断面図である。 １・・・内側炉心燃料部、２・・・外側炉心燃料部、３
・・・径方向ブランケット部、４・・・下部軸方向ブラ
ンケット部、５・・・上部軸方向ブランケット部、６・
・・内側炉心燃料集合体、７・・外側炉心燃料集合体、
８・・・相対的に燃料棒径を太くし、数を削減する外側
炉心燃料集合体、９・・・径方向ブランケット燃料集合
体、１０・・・制御棒、１１・・・燃料棒、１２・・・
スペーサワイヤ、１３・・・ラッパ管、１４・・・燃料
ペレット、１５・・・被覆管。 代理人 弁理士 高橋明夫 寮１ 図 鰻２閃
図は炉心燃料集合体の水平面図、第４図は燃料棒の水平
断面図である。 １・・・内側炉心燃料部、２・・・外側炉心燃料部、３
・・・径方向ブランケット部、４・・・下部軸方向ブラ
ンケット部、５・・・上部軸方向ブランケット部、６・
・・内側炉心燃料集合体、７・・外側炉心燃料集合体、
８・・・相対的に燃料棒径を太くし、数を削減する外側
炉心燃料集合体、９・・・径方向ブランケット燃料集合
体、１０・・・制御棒、１１・・・燃料棒、１２・・・
スペーサワイヤ、１３・・・ラッパ管、１４・・・燃料
ペレット、１５・・・被覆管。 代理人 弁理士 高橋明夫 寮１ 図 鰻２閃
Claims (1)
- １、炉心燃料部と、炉心燃料部を囲繞する軸ブランケツ
ト燃料部および径ブランケツト燃料部から成るＮａ冷却
型高速中性子増殖炉において、径方向ブランケット燃料
に隣近し炉心燃料部を包含する炉心燃料集合体内の燃料
棒の本数を他の炉心燃料集合体内の燃料棒本数に比して
減らし、同時に燃料体の外径を他の炉心燃料集合体内の
燃料棒に比して相対的に増し、炉心燃料集合体内の燃料
体酸比を相対的に大きく劃ることにより、該炉心の半径
方向出力分布を平坦化し、燃焼による反応度劣化を減ら
したことを特徴とする高速増殖炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060711A JPS60205283A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 高速増殖炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060711A JPS60205283A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 高速増殖炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205283A true JPS60205283A (ja) | 1985-10-16 |
Family
ID=13150141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060711A Pending JPS60205283A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 高速増殖炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60205283A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185715A (ja) * | 1986-02-13 | 1987-08-14 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 無色ポリイミドフイルム |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59060711A patent/JPS60205283A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185715A (ja) * | 1986-02-13 | 1987-08-14 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 無色ポリイミドフイルム |
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