JPS6120886A - Nuclear fuel aggregate - Google Patents

Nuclear fuel aggregate

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JPS6120886A
JPS6120886A JP59140623A JP14062384A JPS6120886A JP S6120886 A JPS6120886 A JP S6120886A JP 59140623 A JP59140623 A JP 59140623A JP 14062384 A JP14062384 A JP 14062384A JP S6120886 A JPS6120886 A JP S6120886A
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JP
Japan
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fuel
spacer
tie plate
pellets
nuclear fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP59140623A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
大上 英明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59140623A priority Critical patent/JPS6120886A/en
Publication of JPS6120886A publication Critical patent/JPS6120886A/en
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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

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子炉に装荷される核燃料集合体に関する。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention] The present invention relates to a nuclear fuel assembly loaded into a nuclear reactor.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来の沸騰水型原子炉に装荷されている核燃料集合体を
第4図及び第5図を参照して説明する。
A nuclear fuel assembly loaded in a conventional boiling water nuclear reactor will be explained with reference to FIGS. 4 and 5.

ここで第4図に従来の核燃料集合体の縦断面図を示す。FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of a conventional nuclear fuel assembly.

第4図において、核燃料集合体1は角筒状のチャンネル
ボックス2内に多数本の燃料棒3と複数本のウォータロ
ッド6が例えば8行8例の格子状に配列され、この燃料
棒3とウォータロッド6の上下端を上部タイプレート4
及び下部タイプレート5で支持することによって構成さ
れている。
In FIG. 4, a nuclear fuel assembly 1 has a large number of fuel rods 3 and a plurality of water rods 6 arranged in a lattice of, for example, 8 rows and 8 cases in a rectangular cylindrical channel box 2. Connect the upper and lower ends of the water rod 6 to the upper tie plate 4.
and is supported by a lower tie plate 5.

また、上部タイプレート4と下部タイブレー!−5との
間には前記燃料棒3相互の間隔を一定に保つ様に適当な
間隔に複数のスペーサ7が配設されている。
Also, upper tie plate 4 and lower tie plate! -5, a plurality of spacers 7 are arranged at appropriate intervals so as to keep the distance between the fuel rods 3 constant.

前記燃料棒3は第5図に示す様に構成されている。ここ
で第5図に燃料棒の縦断面図を示す。第5図に示す様に
燃料棒3は、二酸化ウランの粉末全圧粉成形し高温で焼
結して円柱状に形成した多数の燃料ペレット8を被覆管
9内に装填させるとともに、被覆管9の上下端部には上
部端栓10及び下部端栓11が溶接されている。また、
前記燃料棒3内の上部には上部ブレナム部12が形成さ
れ、この上部プレナム部12内には前記燃料ペレット8
を前記下部端栓11に圧着させるプレナムスプリング1
3が設けられている。
The fuel rod 3 is constructed as shown in FIG. Here, FIG. 5 shows a longitudinal sectional view of the fuel rod. As shown in FIG. 5, the fuel rod 3 is constructed by loading a cladding tube 9 with a large number of fuel pellets 8 which are formed into a cylindrical shape by compacting uranium dioxide powder and sintering it at high temperature. An upper end plug 10 and a lower end plug 11 are welded to the upper and lower ends of. Also,
An upper plenum part 12 is formed in the upper part of the fuel rod 3, and the fuel pellets 8 are contained in the upper plenum part 12.
a plenum spring 1 which is crimped onto the lower end plug 11;
3 is provided.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

以上の構成において、核燃料集合体1の最大熱出力は冷
却材による冷却能力を越えた熱出力を発生させると、燃
料棒3の被覆管温度が上昇しついには焼損に至るため、
核燃料集合体1の熱出力は一定値以下に抑えておかなけ
ればならない。
In the above configuration, if the maximum thermal output of the nuclear fuel assembly 1 exceeds the cooling capacity of the coolant, the temperature of the cladding tube of the fuel rod 3 will rise and eventually burnout will occur.
The thermal output of the nuclear fuel assembly 1 must be kept below a certain value.

しかし、従来の核燃料集合体1では燃料棒3の間隔を一
定に維持し、冷却材の流路を確保するために、複数個の
スペーサ7が燃料棒軸方向に配設されている。そのため
、このスペーサ7の存在によシ冷却材の流れは抵抗を受
け、スペーサ7の上流側においては冷却材が流れにくく
冷却効果も悪くなっている。以上のことから、従来の核
燃料集合体1で熱出力を増大させた場合、スペーサ7の
上流側近傍において燃料棒3の焼損が発生する恐れがあ
った。
However, in the conventional nuclear fuel assembly 1, a plurality of spacers 7 are arranged in the axial direction of the fuel rods in order to maintain constant spacing between the fuel rods 3 and ensure a coolant flow path. Therefore, the flow of the coolant is resisted by the presence of the spacer 7, and the coolant is difficult to flow on the upstream side of the spacer 7, and the cooling effect is also poor. From the above, when the thermal output of the conventional nuclear fuel assembly 1 was increased, there was a risk that the fuel rods 3 would be burnt out near the upstream side of the spacer 7.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、従来の核燃料集合体と比較して許容最
大熱出力を増大させることの可能な核燃料集合体を提供
することVC6る。
An object of the present invention is to provide a nuclear fuel assembly capable of increasing the allowable maximum thermal output compared to conventional nuclear fuel assemblies.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

下部端栓によシ封止せしめて成る複数本の燃料棒と、こ
の燃料棒の上・下この被覆管の上部タイブレート及び下
部タイプレートと、これら上・下端部を上部端栓及び下
部タイプレート間に適当な間隔で配設され前記燃料棒相
互を適宜間隔で保持する複数のスペーサと、この複数の
スペーサと前記複数の燃料棒を収容するチャンネルボッ
クスとから成る核燃料集合体において、前記燃料棒の最
下端に装填された前記燃料ペレットの下面から各スペー
サ上辺までの長さを100 %とし、この100%を基
準にして98.5%から100.5%の間に中空燃料ペ
レットを装填したことを特徴とする核燃料集合体にある
A plurality of fuel rods are sealed with a lower end plug, an upper tie plate and a lower tie plate of the upper and lower cladding tubes of the fuel rods, and the upper and lower ends of the fuel rods are sealed with the upper end plug and the lower tie plate. A nuclear fuel assembly comprising a plurality of spacers arranged at appropriate intervals between each other to hold the fuel rods at appropriate intervals, and a channel box accommodating the plurality of spacers and the plurality of fuel rods. The length from the bottom surface of the fuel pellet loaded at the lowest end of the fuel pellet to the top side of each spacer was taken as 100%, and hollow fuel pellets were loaded between 98.5% and 100.5% based on this 100%. There is a nuclear fuel assembly characterized by the following.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第1図から第3図を参照して
説明する。ここで第1図に本発明の一実施例の要部を示
す燃料棒の縦断面図を示し、第2図に第1図のA−A矢
視断面図を示す。なお第4図及び第5図と同一部分には
同一符号を付し、その構成の説明は省略する。第1図及
び第2図に示す様に、スペーサ7は格子状に組立てられ
、燃料棒20を一定間隔に保持するためにこのスペーサ
7にはスペーサスプリング21が設けられている。前記
燃料棒20内のスペーサ7の上辺近傍には中空燃料ペレ
ット22が装填され、その他の部分には中実燃料ペレッ
ト23が装填されている。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Here, FIG. 1 shows a longitudinal cross-sectional view of a fuel rod showing essential parts of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line A--A in FIG. 1. Note that the same parts as in FIGS. 4 and 5 are designated by the same reference numerals, and explanations of their configurations will be omitted. As shown in FIGS. 1 and 2, the spacers 7 are assembled in a grid pattern and are provided with spacer springs 21 to hold the fuel rods 20 at regular intervals. Hollow fuel pellets 22 are loaded near the upper side of the spacer 7 in the fuel rod 20, and solid fuel pellets 23 are loaded in the other portions.

以上の構成において、核燃料集合体1内の冷却材の流れ
はスペーサ7によって妨害されている。
In the above configuration, the flow of coolant within the nuclear fuel assembly 1 is obstructed by the spacer 7.

そのため、冷却材の流速が遅くなシ、その部分の冷却効
果が悪くなっている。しかしながら本発明によれば、燃
料棒20の前記スペーサ7の上辺近傍部に熱出力の小さ
い中空燃料ペレット22が配置されているので、この部
分における被覆管9の焼損事故を防止することができる
Therefore, the flow rate of the coolant is slow, and the cooling effect in that area is poor. However, according to the present invention, since the hollow fuel pellets 22 having a small thermal output are arranged near the upper side of the spacer 7 of the fuel rod 20, it is possible to prevent the cladding tube 9 from burning out in this area.

なお、中空燃料ペレット22の配置は核燃料集合体全体
の熱出力を上げるためには数少い方が望ましい。このこ
とからスペーサ7の存在で冷却材の冷却効果が低下する
一部領域に限定される。このスペーサ7の存在で冷却材
の冷却効果が低下する領域はスペーサ部及びスペーサの
上流近傍である。
Note that it is preferable that the number of hollow fuel pellets 22 is small in order to increase the thermal output of the entire nuclear fuel assembly. For this reason, the presence of the spacer 7 is limited to a certain area where the cooling effect of the coolant is reduced. The region where the cooling effect of the coolant is reduced due to the presence of the spacer 7 is the spacer portion and the vicinity upstream of the spacer.

今燃料ペレットの燃焼による軸方向の変化をみると第3
図の様に成る。ここで第3図は横軸に燃料の燃焼度(G
WD/T)をとシ、縦軸に燃料有効長増加率をとった燃
料棒の特性曲線を示す。なお、燃料有効長増加率は燃焼
時における燃料棒に挿入されている全燃料ペレットの軸
方向の増加量を全燃料ペレットの軸方向長さく以下燃料
有効長とする)で割ったものである。第3図において、
燃焼度の増加に伴って燃料有効長が一担下がるのは燃料
ペレットの焼きしまシが原因であシ、その後の上昇はペ
レットのスウェリングによるものでらる。
Now looking at the change in the axial direction due to the combustion of fuel pellets, the third
The result will be as shown in the figure. Here, in Figure 3, the horizontal axis is the fuel burnup (G
The characteristic curve of the fuel rod is shown with WD/T) and the effective fuel length increase rate on the vertical axis. Incidentally, the fuel effective length increase rate is calculated by dividing the amount of increase in the axial direction of all the fuel pellets inserted into the fuel rod during combustion by the axial length of all the fuel pellets (hereinafter referred to as the fuel effective length). In Figure 3,
The reason why the effective length of the fuel decreases one step as the burnup increases is due to burning stripes in the fuel pellets, and the subsequent increase is due to swelling of the pellets.

第3図に示す燃料有効長増加率及び燃焼中の燃料ペレッ
トの熱膨張を考慮すると、スペーサ、7の存在で冷却材
の冷却効果が低下する領域をカバーする領域として、第
1図に示す様に前記燃料棒20の最下端に装填された燃
料ペレット23の下面から第1のスペーサ7の上辺まで
の長さを11とした場合0.985右から1.0051
1までの領域が考えられる。
Considering the fuel effective length increase rate shown in FIG. 3 and the thermal expansion of fuel pellets during combustion, the area shown in FIG. If the length from the bottom surface of the fuel pellet 23 loaded at the bottom end of the fuel rod 20 to the top side of the first spacer 7 is 11, then 0.985 and 1.0051 from the right.
Areas up to 1 are possible.

また、第2.第3のスペーサの場合も同様に求められる
。これよシ前記領域に中空燃料ペレット22を配置する
ことによって、本発明は最も良い効果を奏することがで
きる。
Also, the second. In the case of the third spacer, it is determined similarly. By arranging the hollow fuel pellets 22 in this region, the present invention can achieve the best effect.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、スペーサの上辺近傍に熱出力の小さい
中空ペレットを配置したため、このスペーサの上辺近傍
での冷却能力の低下に対しても燃料棒の焼損を防止でき
、さらには核燃料集合体の許容熱出力を上昇させること
ができる。
According to the present invention, since hollow pellets with low thermal output are arranged near the upper side of the spacer, burnout of the fuel rods can be prevented even when the cooling capacity decreases near the upper side of the spacer, and furthermore, the fuel rods can be prevented from being burnt out. Allowable heat output can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の要部を示す燃料棒の縦断面
図、第2図は第1図のA−A矢視断、面図、第3図は燃
料棒の特性曲線図、第4図は従来の核燃料集合体の縦断
面図、第5図は第4図に示す燃料棒の縦断面図である。 1・・・核燃料集合体  2・・・チャンネルボックス
3.20・・・燃料棒   4・・・上部タイプレート
5・・・下部タイプレート 6・・・ウォータロッド7
・・・スペーサ    8・・・燃料ペレット9・・・
被覆管     10・・・上部端栓11・・・下部端
栓   12・・・上部プレナム部13・・・プレナム
スプリング 21・・・スペーサスプリング22・・・
中空燃料ペレット23・・・中実燃料ペレット代理人 
弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第1図 第2図 −   第3図 呟 第4図 第5図
Fig. 1 is a vertical cross-sectional view of a fuel rod showing the main parts of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A in Fig. 1, and a side view, and Fig. 3 is a characteristic curve diagram of the fuel rod. , FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a conventional nuclear fuel assembly, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the fuel rod shown in FIG. 4. 1...Nuclear fuel assembly 2...Channel box 3.20...Fuel rod 4...Upper tie plate 5...Lower tie plate 6...Water rod 7
...Spacer 8...Fuel pellet 9...
Cladding tube 10... Upper end plug 11... Lower end plug 12... Upper plenum portion 13... Plenum spring 21... Spacer spring 22...
Hollow fuel pellet 23...Solid fuel pellet agent
Patent Attorney Noriyuki Chika (and 1 other person) Figure 1 Figure 2 - Figure 3 Tweet Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 被覆管内に多数の中実燃料ペレットを装填し、この被覆
管の上・下端部を上部端栓及び下部端栓により封止せし
めて成る複数本の燃料棒と、この燃料棒の上・下端を支
持する上部タイプレート及び下部タイプレートと、これ
ら上部タイプレート及び下部タイプレート間に適当な間
隔で配設され前記燃料棒相互を適宜間隔で保持する複数
のスペーサと、この複数のスペーサと前記複数の燃料棒
を収容するチャンネルボックスとから成る核燃料集合体
において、前記燃料棒の最下端に装填された前記中実燃
料ペレットの下面から各スペーサ上辺までの長さを10
0%とし、この100%を基準にして98.5%から1
00.5%の間に中空燃料ペレットを装填したことを特
徴とする核燃料集合体。
A plurality of fuel rods are formed by loading a large number of solid fuel pellets into a cladding tube and sealing the upper and lower ends of the cladding tube with an upper end plug and a lower end plug, and the upper and lower ends of the fuel rods are sealed. an upper tie plate and a lower tie plate to support; a plurality of spacers arranged at appropriate intervals between the upper tie plate and the lower tie plate to hold the fuel rods at appropriate intervals; and the plurality of spacers and the plurality of spacers. In a nuclear fuel assembly consisting of a channel box that accommodates fuel rods, the length from the lower surface of the solid fuel pellet loaded at the lowest end of the fuel rod to the upper side of each spacer is 10
0%, and from 98.5% to 1 based on this 100%.
A nuclear fuel assembly characterized in that hollow fuel pellets are loaded between 0.00.5% and 0.00.5%.
JP59140623A 1984-07-09 1984-07-09 Nuclear fuel aggregate Pending JPS6120886A (en)

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