JPS61102586A - ブランケツト燃料集合体 - Google Patents

ブランケツト燃料集合体

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JPS61102586A
JPS61102586A JP60234677A JP23467785A JPS61102586A JP S61102586 A JPS61102586 A JP S61102586A JP 60234677 A JP60234677 A JP 60234677A JP 23467785 A JP23467785 A JP 23467785A JP S61102586 A JPS61102586 A JP S61102586A
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JP
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fuel
rods
core
fuel assembly
fuel rods
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JP60234677A
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ジヨン・アントニー・ペンクロツト
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/326Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
    • G21C3/328Relative disposition of the elements in the bundle lattice
    • 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

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】 本発明は一般に原子炉に関わり、特に該原子炉のための
燃料集合体に関するものである。
殆どの原子炉においては、炉心は、多数の細長い燃料集
合体から構成されており、そして各燃料集合体は、燃料
集合体に沿って離間された格子により組織化された配列
で保持されている複数個の燃料棒およひ制御棒案内シン
プルから構成されている。格子は制御棒案内シンプルに
取付けられている。燃料集合体の両端に設けられる上部
および下部ノズルは、燃料棒の両端を上方および下方に
越えて延びる制御棒案内シンプルに固定されており、そ
れにより燃料集合体は一体のユニットとして形成される
燃料集合体内の燃料棒の各々は、炉心の反応出力の源で
ある核燃料ペレットを備える。炉心の総ての燃料集合体
は、1つの燃料集合体群の燃料棒における燃料物質の濃
縮度(パーセント)が他の燃料集合体群と比較して異な
っている点を除き実質的に同じである。伝統的に、炉心
の燃料集合体の内の幾つかの燃料集合体内の燃料棒は連
鎖反応を持続することができる一般に核分裂性物質とし
て知られている濃縮ウランを収容しており、他方、他の
燃料集合体内の燃料棒は、連鎖反応を持続することはで
きないが、中性子の衝撃を受けて核分裂性物質に転換す
る一般に燃料親物質として知られている天然ウランを収
容している。
基本的に、濃縮ウランを収容している燃料集合体は、シ
ード燃料集合体として知られてお、す、他方、天然ウラ
ンを収容している燃料集合体はフランゲット燃料集合体
として知られている。
従来より、シートおよびブランケット燃料集合体の種々
な炉心装荷配列が知られている。このような配列の幾つ
かが、米国特許第3,158,543号、第3.211
,621号、第4.096.033号、第4.626.
q1q号および第4.378.329号各明細書に開示
されている。
現在用いられている多くの配列においては、燃料親物質
の転換を改善し、中性子の漏れを減少するために、天然
ウランを収容している燃料集合体、即ち、フランゲット
燃料集合体を炉心バッフルに隣接して炉心周辺上に直接
配置する々言う謂ゆる半径方向ブランケットの考え方が
採用されている。しかしながら、炉心の中心および周辺
に対するブランケット燃料集合体のこのような位置関係
には、このような配列に起因する天然ウランの非対称性
装荷に関連して2つの大きな欠点がある。第1に、フラ
ンゲット燃料集合体の天然ウランに隣接し7て設けられ
るシード燃料集合体の濃縮ウランの利用度が低減して平
均燃焼率よりも低くなる。第2に、これら燃料集合体を
、天然ウランが炉心境界にて合って存在しなくなる炉心
内の他の位置にシャラフリンク、即ち配置換えした時に
、由々しいピーキング問題が起り得る。
本発明の主たる目的は、炉心内の天然および濃縮ウラン
物質の配列を、潜在的な漏れおよびピーキング問題を制
御下に置きつつ、核燃料の効率を高めるように改善する
ことにある。
したがって、本発明は、燃料親物質および核分裂性物質
を含み、燃料親物質および核分裂性物質が互いに対称的
な関係で配置された対称フランゲット燃料集合体にある
。評言すれば、天然ウランのような・燃料親物質は燃料
集合体の中6部に配置され、他方、濃縮ウランのような
核分裂性物質は該燃料親物質の総ての側方に配置される
。この構造によれば、漏れおよびピーキングの制御を保
証しつつ、従来の構造では得られなかった他の顕著な利
点か得られる。第1に炉心バッフル側に天然ウランだけ
を設けた従来の燃料集合体構造とは異なり、本発明の対
称ブランケット燃料集合体は、1つの炉心面から他の炉
心面へ、また炉心の扁平部に沿って成るコーナー位置か
ら他のコーナー位置へと、有害な作用を伴なうことなく
シャラフリンク、即ち。
配置換えすることができ、しかもピーキンクに対する影
響を小さくしつつ炉心内で配置換えするこさも可能であ
る。第2に、対称ブランケット燃料集合体を1つの炉心
面から他の炉心面に配置換えもしくはシャラフリンクす
ることにより、ウランは一層均等に燃焼せしめられ、そ
れによりブランケット燃料集合体はより多くのサイクル
に亘り炉心内に留まることが可能となる。
第3に、天然ウランを収容している燃料棒を対称燃料集
合体の水が豊富な中心部に配置することにより、天然ウ
ランがより高い燃焼率を達成することができる。また、
プルトニウム転換も改善されると考えられる。最後に、
炉心ノくツフルに沿い天然ウランを配置した慣用の構造
ては、2つの別々の燃料集合体構造、即ち、1つの面に
沿い天然ウランが配置された構造と2つの隣接する面に
沿い天然ウランが配置された構造とが要求される。した
がって、これらの構造は、基本構造の90度、180度
および270度の回転を含む4つの異なった天然ウラン
の配列形態で製作しなければならない。これとは対照的
に、本発明による対称ブランケット燃料集合体では、変
更を伴なうことなく単一の構造しか要求されない。
以下、添付図面を参照し、単なる例として本発明の好ま
しい実施例に関し説明する。
なお、以下の説明において、全図面を通し同じ参照数字
は同じもしくは対応の部分を指すものとし、そして「前
方向」、「後方向」、「左方」、「右方」、「上方」、
「下方」その他類似の術語は、説明の便宜上用いられた
表現であって、限定的な意味に解釈されてはならないつ
さて、図面、特に第1図を参照するに、参照数字10て
総括的に表わした(フランケラト)燃料集合体は、加圧
水型原子炉(PWR)で用いられる型のものである。基
本的には、該燃料集合体は、該燃料集合体を原子炉の下
部炉心板(図示せず)上に支持するための下端部構造も
しくは下部ノズル12と、該下部ノズル12から縦軸方
向上向きに延びる複数個の案内管もしくは案内シンプル
14と、該案内シンプル14に沿い軸方向に離間した複
数個の横格子16と、該格子16により支持されて横方
向に離間した細長い燃料棒18の組織化された配列と、
燃料集合体10の中心部に配設された酬装管2oと、案
内シンプル14の上端に取付けられた上端部ttpt造
もしくは上部ノズル22とから構成される。
各部分をこのように配列されて、燃料集合体10は、該
燃料集合体を損傷することなく適宜取扱うことができる
一体のユニットを形成する。
上に述べたように、燃料集合体10内の燃料棒18は、
燃料集合体の長さ方向に沿い離間して配置された格子1
6により互いに離間した関係で保持される。各燃料棒1
8は、核燃料ペレット24を有しており、その両端は、
端栓26゜28により閉鎖きれている。
本発明を実施した燃料集合体においては、・燃料棒18
の内の幾つかの燃料棒は(第1クループの燃料棒)燃料
親物質からなる燃料ペレット24を収容しており、他方
、他の燃料棒(第2グループの燃料棒)は核分裂性物質
からなる燃料ペレット24を収容している。この点だけ
が燃料棒18間における差異である。核分裂性物質は反
応出力を発生すると共に原子炉運転が進むに伴ない燃料
親物質を核分裂性物質に転換する。水またはホウ素含有
水のような液体減速材/冷却材は、炉心の燃料集合体を
経て上向きにポンプ送りされて、発生された熱を取出し
有用な仕事の発生に用いる。
核分裂過程は、燃料集合体io内に予め定められた位置
で配設された案内シンプル14内で往復動可能である制
御棒3oにより制御される。
上部ノズル22は、複数の半径方向に延びるつめもしく
はアーム36を備えた内ねじ付き円筒状部材34を有す
る棒りラスクの制御機構32を備えている。各アーム3
6は、当該技術分野で周知のように、制御機構32が、
制御棒30を案内シンプル14内へと垂直方向に移動し
、それにより燃料集合体10内の核分裂過程を制御する
ように動作可能なように制御棒30に接続されている。
既に述べたように、燃料集合体10は天然ウランおよび
濃縮ウラン物質を収容している。これら物質は、個々の
燃料棒18内に積重ねられたペレットの形態で別々に設
けられる。さらに。
上記のような異なった物質を収容する各燃料棒18は、
核分裂過程を盛んにし、それによ°り核燃料物質の燃焼
率を高めるような予め定められた関係で配列されている
第2図において、燃料親物質、即ち、天然ウランを収容
し、第1クループを形成している燃料棒18は中心に点
「・」を付けて表わされている。他方、核分裂性物質、
即ち濃縮ウランを収容し第2クループを形成している燃
料棒18はrXJ  を印して示されている。第2図か
ら容易に理解されるように、天然ウランが詰められて互
いに離間された燃料棒からなる第1グループは、予め定
められた対称関係で、濃縮ウランが詰められて離間配置
された燃料棒からなる第2グループにより囲繞されてい
る。
対称関係の好ましい態様においては、燃料棒18の第1
および第2グループは、燃料棒の全体的に正方形の配列
を形成する。この全体的配列において、第1グループの
燃料棒は、第2図に互いに接続された破線で示すように
、4つの辺を有する内側の中心に位置するほぼ矩形のパ
ターンを形成しており、他方、第2グループの燃料棒は
、第1グループの燃料棒の4つの辺総てを囲繞する外側
の周辺に配置されたほぼ矩形のパターンを形成している
。各グループの燃料棒は、行および列において互いに整
列されている。案内シンプル14は、第1および第2グ
ル−ブの燃料棒181…に離間した関係で散在的に介挿
されでいる。案内シンプル+4t+Inに、はぼ矩形の
パターンに配列して、行および列において案内シンプル
が互いに整列するように配置するのが好ましい。
第1および第2クループの燃料棒18の対称関係により
、燃料集合体10は炉心内に在る間1つの位置もしくは
場所に留まる必要はない。
第3図に示すように、炉心38の各運転サイクルで、燃
料集合体10内の所与の燃料集合体を。
該燃料集合体10の4つの側部42,44,46゜48
のうちの異なった側部が各位置において炉心バッフル4
0に面するように、炉心バッフル40の周りでシャラフ
リンク、即ち配置変えすることができる。このように、
サイクル毎に1つの炉心面から他の炉心面に配置変えす
ることにより、ウランはより均等に燃焼し、燃料の利用
度が改善される。また、天然ウランが装填された燃料棒
を、水が豊富な燃料集合体の中心部に配置することによ
り、燃焼が非常に高められ、そして燃料親物質からのプ
ルトニウムの製造か改善、される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、図示を明瞭にするために一部分を切除し、垂
直方向に短縮して、本発明を実施する核燃料集合体を一
部断面で示す立面図、第2図は、第1図の燃料集合体の
拡大断面図であって、ブランケット燃料集合体を構成す
る燃料親物質枠、核分裂性燃料棒および案内シンプルの
配列パターンならびにそれらの間(こおける対称関係を
図解する説明図、第3図は、本発明による対称ブランケ
ット燃料集合体が用いられる原子炉の横断面図であって
、炉心の相続くサイクルにおける燃料集合体の可能な位
置の例を示す図である。 10・・燃料集合体、18・・燃料棒、24・・核燃料
ペレット、38・・炉心。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の離間配置された燃料棒を含む、原子炉炉心で用い
    られるブランケット燃料集合体において、前記燃料棒の
    うちの第1グループのものが燃料親物質を含み、前記燃
    料棒のうちの第2グループのものが核分裂性物質を含み
    、前記第2グループの燃料棒が、予め定められた対称関
    係で前記第1グループの燃料棒を囲繞していることを特
    徴とするブランケット燃料集合体。
JP60234677A 1984-10-22 1985-10-22 ブランケツト燃料集合体 Granted JPS61102586A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US663522 1984-10-22
US06/663,522 US4606880A (en) 1984-10-22 1984-10-22 Symmetric blanket nuclear fuel assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61102586A true JPS61102586A (ja) 1986-05-21
JPH0370198B2 JPH0370198B2 (ja) 1991-11-06

Family

ID=24662188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60234677A Granted JPS61102586A (ja) 1984-10-22 1985-10-22 ブランケツト燃料集合体

Country Status (7)

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US (1) US4606880A (ja)
EP (1) EP0180775B1 (ja)
JP (1) JPS61102586A (ja)
KR (1) KR860003613A (ja)
CN (1) CN85107701A (ja)
DE (1) DE3575358D1 (ja)
ES (1) ES8705141A1 (ja)

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