JPS61153587A - 圧力管型原子炉用燃料集合体 - Google Patents
圧力管型原子炉用燃料集合体Info
- Publication number
- JPS61153587A JPS61153587A JP59278823A JP27882384A JPS61153587A JP S61153587 A JPS61153587 A JP S61153587A JP 59278823 A JP59278823 A JP 59278823A JP 27882384 A JP27882384 A JP 27882384A JP S61153587 A JPS61153587 A JP S61153587A
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- Japan
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- fuel
- fuel rods
- mixed oxide
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- 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
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】
［産業上の利用分Ｉ！Ｐ１
本発明は、プルトニウム−ウラン混合酸化物を使用した
圧力管型原子炉用のクラスタ型燃料集合体の改良に関し
、更に詳しくは、全プルトニウムに対する Ｐｕの比率
が他の燃料棒より大きい高次プルトニウム混合酸化物燃
料棒を複数本はぼ対称的な位置に配置し、局所ピーキン
グを許容値内に抑さえつつ、燃焼の進んだ燃料集合体と
の間の出力ミスマツチを抑制し、かつ冷却材ボイド反応
度等の炉心特性を変えないようにした圧力管型原子炉用
高燃焼度燃料集合体に関するものである。
圧力管型原子炉用のクラスタ型燃料集合体の改良に関し
、更に詳しくは、全プルトニウムに対する Ｐｕの比率
が他の燃料棒より大きい高次プルトニウム混合酸化物燃
料棒を複数本はぼ対称的な位置に配置し、局所ピーキン
グを許容値内に抑さえつつ、燃焼の進んだ燃料集合体と
の間の出力ミスマツチを抑制し、かつ冷却材ボイド反応
度等の炉心特性を変えないようにした圧力管型原子炉用
高燃焼度燃料集合体に関するものである。
［従来の技術］
圧力管型原子炉において高燃焼度を目指す場合、燃料中
の核分裂性物質濃度（２３ｓＵ＋２３９Ｐｕ＋Ｐｕ）を
増加させる必要があるが、それに伴って出力ミスマツチ
が増大するという問題が生じる。ここで「出力ミスマツ
チＪとは、バッチ式に燃料交換を行った時、新燃料の方
が燃焼の進んだ燃料より余計に出力が出ることに起因す
る出力のアンバランスをいう。このような出力ミスマツ
チを抑制するため、従来技術では酸化ガドリニウム等の
バーナプルポイズン（可燃性中性子毒物）入りの燃料が
燃料集合体内に組み込まれている。
の核分裂性物質濃度（２３ｓＵ＋２３９Ｐｕ＋Ｐｕ）を
増加させる必要があるが、それに伴って出力ミスマツチ
が増大するという問題が生じる。ここで「出力ミスマツ
チＪとは、バッチ式に燃料交換を行った時、新燃料の方
が燃焼の進んだ燃料より余計に出力が出ることに起因す
る出力のアンバランスをいう。このような出力ミスマツ
チを抑制するため、従来技術では酸化ガドリニウム等の
バーナプルポイズン（可燃性中性子毒物）入りの燃料が
燃料集合体内に組み込まれている。
圧力管型原子炉用燃料集合体におけるバーナプルポイズ
ンの利用に関しては、例えば実開昭５８−１８６４９６
号公報に記載されている。
ンの利用に関しては、例えば実開昭５８−１８６４９６
号公報に記載されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしバーナプルポイズン入り燃料棒を使用した圧力管
型原子炉用の燃料集合体には、次のような欠点があった
。即ち、 （ａ） 出力ミスマツチの抑制をある期間持続させる
ためには、濃度の高いバーナプルポイズンを燃料中に添
加する必要があるが、そのようにするとバーナプルポイ
ズンが燃焼末期まで残り、燃焼度が低下すること、 （ｂ） プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料にバー
ナプルポイズンを添加する場合、既設の混合酸化物燃料
製造ラインへのバーナプルポイズンの混入を防ぐため新
たに別の製造ラインを設ける必要があること、 等である。
型原子炉用の燃料集合体には、次のような欠点があった
。即ち、 （ａ） 出力ミスマツチの抑制をある期間持続させる
ためには、濃度の高いバーナプルポイズンを燃料中に添
加する必要があるが、そのようにするとバーナプルポイ
ズンが燃焼末期まで残り、燃焼度が低下すること、 （ｂ） プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料にバー
ナプルポイズンを添加する場合、既設の混合酸化物燃料
製造ラインへのバーナプルポイズンの混入を防ぐため新
たに別の製造ラインを設ける必要があること、 等である。
本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、バーナプルポイズンを使用することなしに出力ミスマ
ツチを抑制できる圧力管型原子炉用燃料烏合体を提供す
ることにある。
、バーナプルポイズンを使用することなしに出力ミスマ
ツチを抑制できる圧力管型原子炉用燃料烏合体を提供す
ることにある。
［問題点を解決するための手段］
プルトニウムは使用済燃料の再処理によって抽出される
が、原子炉の形式、濃縮度、燃焼度、リサイクル回数等
によってプルトニウムの同位２４０ ’
２４１ 体組成比（Ｐｕ、 Ｐｕ、 Ｐｕ、 ２４’Ｐｕ等
の存在割合）が異なる。例゛えば軽水炉から取り出され
るプルトニウムの平均組成は、 Ｐｕ： Ｐｕ： Ｐｕ： Ｐｕ ＝ ５８： ２
４： １４： ４である。
が、原子炉の形式、濃縮度、燃焼度、リサイクル回数等
によってプルトニウムの同位２４０ ’
２４１ 体組成比（Ｐｕ、 Ｐｕ、 Ｐｕ、 ２４’Ｐｕ等
の存在割合）が異なる。例゛えば軽水炉から取り出され
るプルトニウムの平均組成は、 Ｐｕ： Ｐｕ： Ｐｕ： Ｐｕ ＝ ５８： ２
４： １４： ４である。
ところが、実際にはプルトニウム組成にばらつきがあり
、特に燃焼が進んだり、リサイクル数が多いと高次プル
トニウム（Ｐｕ、 Ｐｕ。
、特に燃焼が進んだり、リサイクル数が多いと高次プル
トニウム（Ｐｕ、 Ｐｕ。
２４２Ｐｕが多い）が増加する。軽水炉で高次プルトニ
ウムを利用すると Ｐｕの吸収の影響により燃焼度の大
幅な低下が虫じるが、新型転換炉では、エネルギーの低
い中性子が多いため（エネルギースペクトルが軟らかい
ため）高次プルトニウムの燃焼度に与える影響は小さい
。しかし、新型転換炉でも Ｐｕの含有率が３０％以上
になると初期反応度は低下する。
ウムを利用すると Ｐｕの吸収の影響により燃焼度の大
幅な低下が虫じるが、新型転換炉では、エネルギーの低
い中性子が多いため（エネルギースペクトルが軟らかい
ため）高次プルトニウムの燃焼度に与える影響は小さい
。しかし、新型転換炉でも Ｐｕの含有率が３０％以上
になると初期反応度は低下する。
本発明はこのような特性に着目して出力ミスマツチを抑
制するものであり、核燃料物質としてプルトニウム−ウ
ラン混合酸化物を使用した多数の燃料棒のうちの複数本
を、全プルトニウムに対する Ｐｕの比率が他の燃料棒
より高い高次プルトニウム混合酸化物燃料棒とし、該高
次プルトニウム混合酸化物燃料棒をほぼ対称的に配設し
た構成の圧力管型原子炉用燃料集合体である。
制するものであり、核燃料物質としてプルトニウム−ウ
ラン混合酸化物を使用した多数の燃料棒のうちの複数本
を、全プルトニウムに対する Ｐｕの比率が他の燃料棒
より高い高次プルトニウム混合酸化物燃料棒とし、該高
次プルトニウム混合酸化物燃料棒をほぼ対称的に配設し
た構成の圧力管型原子炉用燃料集合体である。
ここで高次プルトニウム混合酸化物燃料棒としては、全
プルトニウムに対する Ｐｕの比率が３０〜６０％程度
のものが用いられる。ここで Ｐｕの上限を６０％とし
た根拠は、再処理により取り出されるプルトニウム中の
２４０Ｐｕの比率が６０％を超えることはほとんどない
と考えられるからである。そしてその挿入本数は、通常
３本以上であり、燃料配列上、内層および／または中間
層に規則的にほぼ対称的に配列さ ″れる。
プルトニウムに対する Ｐｕの比率が３０〜６０％程度
のものが用いられる。ここで Ｐｕの上限を６０％とし
た根拠は、再処理により取り出されるプルトニウム中の
２４０Ｐｕの比率が６０％を超えることはほとんどない
と考えられるからである。そしてその挿入本数は、通常
３本以上であり、燃料配列上、内層および／または中間
層に規則的にほぼ対称的に配列さ ″れる。
［作用］
２４０Ｐｕの含有率が高い高次プルトニウム混合酸化物
燃料棒を組み込むと、該 Ｐｕによって中性子が吸収さ
れるなめ初期反応度が低下し、バーナプルポイズンを用
いなくても高燃焼度に伴う出力ミスマツチが抑制される
。従って本発明によれば、燃焼期間を通して原子炉出力
を低下させることなく高燃焼度が達成される。また従来
使用できないとされていた高次プルトニウムを利用する
ものであるから、これによって資源の有効利用を図るこ
とができる。
燃料棒を組み込むと、該 Ｐｕによって中性子が吸収さ
れるなめ初期反応度が低下し、バーナプルポイズンを用
いなくても高燃焼度に伴う出力ミスマツチが抑制される
。従って本発明によれば、燃焼期間を通して原子炉出力
を低下させることなく高燃焼度が達成される。また従来
使用できないとされていた高次プルトニウムを利用する
ものであるから、これによって資源の有効利用を図るこ
とができる。
［実施例］
以下、図面に基づき本発明について更に詳しく説明する
。第１図は、本発明に係る圧力管型原子炉用燃料集合体
の一実施例を示す説明図である。外層の燃料棒１０は核
分裂性物質濃度の低いプルトニウム−ウラン混合酸化物
燃料であり、内層および中間層の燃料棒１２（斜線で示
す）は、前記外層の燃料棒１０よりも高い核分裂性物質
濃度のプルトニウム−ウラン混合酸化物燃料である。
。第１図は、本発明に係る圧力管型原子炉用燃料集合体
の一実施例を示す説明図である。外層の燃料棒１０は核
分裂性物質濃度の低いプルトニウム−ウラン混合酸化物
燃料であり、内層および中間層の燃料棒１２（斜線で示
す）は、前記外層の燃料棒１０よりも高い核分裂性物質
濃度のプルトニウム−ウラン混合酸化物燃料である。
ここで本発明が従来技術と顕著に相違する点は、内層お
よび／または中間層に高次プルトニウム混合酸化物燃料
棒が配設されている点である。この実施例では中間層に
４本の高次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４ （網目
で示す）が組み込まれている。ここで高次プルトニウム
混合酸化物燃料棒１４は、全プルトニウムに対する Ｐ
ｕの比率が他の燃料棒より高い（Ｐｉｓが３０〜６０％
含まれる）Ｍｉ料欅である。
よび／または中間層に高次プルトニウム混合酸化物燃料
棒が配設されている点である。この実施例では中間層に
４本の高次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４ （網目
で示す）が組み込まれている。ここで高次プルトニウム
混合酸化物燃料棒１４は、全プルトニウムに対する Ｐ
ｕの比率が他の燃料棒より高い（Ｐｉｓが３０〜６０％
含まれる）Ｍｉ料欅である。
三層の同心円周上に配列された多数の燃料棒は、スペー
サ支持管１６に取り付けられているスペーサ（図示せず
）によって水平方向の構造的安定が図られるとともに、
上下両端のタイプレート（図示せず）で固定され、円形
の圧力管１８内に装荷される。なお、符号２０はカラン
ドリア管を示す。
サ支持管１６に取り付けられているスペーサ（図示せず
）によって水平方向の構造的安定が図られるとともに、
上下両端のタイプレート（図示せず）で固定され、円形
の圧力管１８内に装荷される。なお、符号２０はカラン
ドリア管を示す。
第２図〜第８図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す説
明図である。基本的な構成はすべて同一であるから、対
応する部材には同一符号を付し、それらについての記載
は省略する。さて第１図〜第５図に示す実施例のものは
、燃料棒本数が２８本、３６本、５４本の燃料集合体で
あり、高次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４が中間層
に３〜４本程度可能な限り均一分布状態となるようほぼ
等間隔で規則正しく配設される。第６図に示す実施例は
中間層と内層のすべてに高次プルトニウム混合酸化物燃
料棒１４を配置した場合であり、第７図は中間層のすべ
てに、第８図は内層のすべてにそれぞれに高次プルトニ
ウム混合酸化物燃料棒１４を配置した場合である。
明図である。基本的な構成はすべて同一であるから、対
応する部材には同一符号を付し、それらについての記載
は省略する。さて第１図〜第５図に示す実施例のものは
、燃料棒本数が２８本、３６本、５４本の燃料集合体で
あり、高次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４が中間層
に３〜４本程度可能な限り均一分布状態となるようほぼ
等間隔で規則正しく配設される。第６図に示す実施例は
中間層と内層のすべてに高次プルトニウム混合酸化物燃
料棒１４を配置した場合であり、第７図は中間層のすべ
てに、第８図は内層のすべてにそれぞれに高次プルトニ
ウム混合酸化物燃料棒１４を配置した場合である。
前記のように、これらの実施例では外層燃料棒１０の核
分裂性物質濃度を、内層あるいは中間層の燃料棒１２の
それよりも低くして局所出力ビーキングの低減を図るよ
うになっている。
分裂性物質濃度を、内層あるいは中間層の燃料棒１２の
それよりも低くして局所出力ビーキングの低減を図るよ
うになっている。
この場合、もしすべての燃料棒の核燃料物質濃度を同一
にすると、局所出力ビーキングが大きくなり、熱設計で
重要なバーンアウト熱流束が低下し、好ましくないから
である。
にすると、局所出力ビーキングが大きくなり、熱設計で
重要なバーンアウト熱流束が低下し、好ましくないから
である。
次に上記のよづに構成した圧力管型原子炉用高燃焼度ク
ラスタ型燃料集合体の特性について、３６本の燃料棒を
備えた燃料集合体を例にとって説明する。第９図は、第
７図に示すような中間層に高次プルトニウム混合酸化物
燃料棒１４が一様に配置された場合と、高次プルトニウ
ム混合酸化物燃料を用いていない場合との燃焼に伴う実
効増倍率の変化を示している。第９図において、実線は
全プルトニウム中の Ｐｕの比率が３０％である高次プ
ルトニウム混合酸化物燃料棒を用いた場合（本発明）で
あり、破線は全プルトニウム中の Ｐｕの比率が全燃料
棒にある。このグラフから明らかなように、高次プルト
ニウム混合酸化物燃料棒を用いた本発明は、比較例に比
べて燃焼初期の実効増倍率が低くなり出力ミスマツチを
抑制することができるとともに、その抑制効果の持続性
も良好である。なお本発明による出力ミスマツチの改善
の度合は約５％程度である。
ラスタ型燃料集合体の特性について、３６本の燃料棒を
備えた燃料集合体を例にとって説明する。第９図は、第
７図に示すような中間層に高次プルトニウム混合酸化物
燃料棒１４が一様に配置された場合と、高次プルトニウ
ム混合酸化物燃料を用いていない場合との燃焼に伴う実
効増倍率の変化を示している。第９図において、実線は
全プルトニウム中の Ｐｕの比率が３０％である高次プ
ルトニウム混合酸化物燃料棒を用いた場合（本発明）で
あり、破線は全プルトニウム中の Ｐｕの比率が全燃料
棒にある。このグラフから明らかなように、高次プルト
ニウム混合酸化物燃料棒を用いた本発明は、比較例に比
べて燃焼初期の実効増倍率が低くなり出力ミスマツチを
抑制することができるとともに、その抑制効果の持続性
も良好である。なお本発明による出力ミスマツチの改善
の度合は約５％程度である。
また高次プルトニウム混合酸化物燃料棒を複数本燃料集
合体内に配置した本発明においては、全燃料棒を同一プ
ルトニウム組成とした場合に比べて局所出力ビーキング
はやや（１％以下）増大するが、出力ミスマツチ抑制効
果の方が大きく、全体の出力ビーキングは改善される。
合体内に配置した本発明においては、全燃料棒を同一プ
ルトニウム組成とした場合に比べて局所出力ビーキング
はやや（１％以下）増大するが、出力ミスマツチ抑制効
果の方が大きく、全体の出力ビーキングは改善される。
また安全上重要な冷却材ボイド反応度は、高次プルトニ
ウム混合酸化物燃料棒を入れても、入れない場合と比べ
て殆ど変化しないことも判明した。
ウム混合酸化物燃料棒を入れても、入れない場合と比べ
て殆ど変化しないことも判明した。
［発明の効果］
本発明は上記のように構成した圧力管型原子混合酸化物
を使用した燃料棒のうちの複数本を高次プルトニウム混
合酸化物燃料棒としたことにより、２４０Ｐｕの中性子
吸収作用によって燃料交換に際し取り替え新燃料と燃焼
の進んだ燃料との間で生じる出力ミスマツチを抑制でき
、燃焼期間を通して原子炉出力を低下させずに高燃焼度
を維持できるという極めて優れた効果を奏しうるもので
ある。
を使用した燃料棒のうちの複数本を高次プルトニウム混
合酸化物燃料棒としたことにより、２４０Ｐｕの中性子
吸収作用によって燃料交換に際し取り替え新燃料と燃焼
の進んだ燃料との間で生じる出力ミスマツチを抑制でき
、燃焼期間を通して原子炉出力を低下させずに高燃焼度
を維持できるという極めて優れた効果を奏しうるもので
ある。
また、従来、利用法が確立されていなかった高次プルト
ニウムを使用しており、そのため貴重な資源の有効利用
を図ることができるという利点もある。
ニウムを使用しており、そのため貴重な資源の有効利用
を図ることができるという利点もある。
第１図は本発明に係る圧力管型原子炉用燃料集合体の一
実施例を示す説明図、第２図〜第８図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す説明図、第９図は本発明と比較例と
について燃焼に伴う実効倍増率の変化を示すグラフであ
る。 １０・・・外層の燃料集合体、１２・・・内層および中
間層の燃料集合体、１４・・・全プルトニウムに対する
２４０ ｐｕの比率の大きい高次プルトニウム混合酸化
物燃料棒。 特許出願人 動力炉・核燃料開発事業団代 理 人
茂 見 積第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図
実施例を示す説明図、第２図〜第８図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す説明図、第９図は本発明と比較例と
について燃焼に伴う実効倍増率の変化を示すグラフであ
る。 １０・・・外層の燃料集合体、１２・・・内層および中
間層の燃料集合体、１４・・・全プルトニウムに対する
２４０ ｐｕの比率の大きい高次プルトニウム混合酸化
物燃料棒。 特許出願人 動力炉・核燃料開発事業団代 理 人
茂 見 積第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、核燃料物質としてプルトニウム−ウラン混合酸化物
を使用した多数の燃料棒を同心円周上に多層配設した圧
力管型原子炉用のクラスタ型燃料集合体において、前記
燃料棒のうちの複数本を、全プルトニウムに対するプル
トニウム−２４０の比率が他の燃料棒より高い高次プル
トニウム混合酸化物燃料棒とし、該高次プルトニウム混
合酸化物燃料棒をほぼ対称的に配設したことを特徴とす
る圧力管型原子炉用燃料集合体。 ２、高次プルトニウム混合酸化物燃料棒は、全プルトニ
ウムに対するプルトニウム−２４０の比率が３０〜６０
％の燃料棒である特許請求の範囲第１項記載の燃料集合
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278823A JPS61153587A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278823A JPS61153587A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153587A true JPS61153587A (ja) | 1986-07-12 |
| JPS6356513B2 JPS6356513B2 (ja) | 1988-11-08 |
Family
ID=17602646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59278823A Granted JPS61153587A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153587A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01109296A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
| JPH06157977A (ja) * | 1991-02-26 | 1994-06-07 | Toupe:Kk | 二液反応型速乾性塗料及びその塗装方法 |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP59278823A patent/JPS61153587A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01109296A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
| JPH06157977A (ja) * | 1991-02-26 | 1994-06-07 | Toupe:Kk | 二液反応型速乾性塗料及びその塗装方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6356513B2 (ja) | 1988-11-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |