JPS61260188A - Fuel aggregate - Google Patents

Fuel aggregate

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JPS61260188A
JPS61260188A JP60101412A JP10141285A JPS61260188A JP S61260188 A JPS61260188 A JP S61260188A JP 60101412 A JP60101412 A JP 60101412A JP 10141285 A JP10141285 A JP 10141285A JP S61260188 A JPS61260188 A JP S61260188A
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JP
Japan
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fuel
enrichment
fuel assembly
uranium
cross
Prior art date
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Pending
Application number
JP60101412A
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Japanese (ja)
Inventor
律夫 吉岡
徹 山本
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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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS61260188A publication Critical patent/JPS61260188A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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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〕 本発明は原子炉の炉心に装荷される燃料集合体に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a fuel assembly loaded into the core of a nuclear reactor.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

一般に、沸騰水型原子炉においては、多数の燃料棒およ
びウォータロッドからなる燃料バンドルをチャンネルボ
ックス内に装填した長尺な燃料集合体が炉心に装荷して
用いられている。
Generally, in a boiling water nuclear reactor, a long fuel assembly, in which a fuel bundle consisting of a large number of fuel rods and water rods is loaded into a channel box, is loaded into a reactor core.

原子炉においては燃料の経済性を向上させることが望ま
れているが、その一方法として、燃料の取出時の燃焼度
すなわち燃料取出燃焼度を向上させる方法がある。
It is desired to improve fuel economy in nuclear reactors, and one method for achieving this is to improve the burnup at the time of fuel removal, that is, the fuel removal burnup.

この燃料取出燃焼度を向上させるためには、燃料集合体
を炉心に装荷した時の反応度を向上させる必要がある。
In order to improve this fuel extraction burnup, it is necessary to improve the reactivity when the fuel assembly is loaded into the reactor core.

この燃料取出燃焼度の増加率ΔEd/Edと炉心反応度
の増加率Δにとの関係は、 と表わすことができる。
The relationship between the rate of increase ΔEd/Ed in fuel extraction burnup and the rate of increase Δ in core reactivity can be expressed as follows.

ここで、Cは定数である。Here, C is a constant.

また、炉心の反応度K  は4囚子公式よると、H Keff−εpfη(1−L)      −(2)と
表わすことができる。
Further, the reactivity K of the core can be expressed as HKeff-εpfη(1-L)-(2) according to the four-prison formula.

ここで、ε:高速核分裂効果 p:共鳴吸収を逃れる確率 f:熱中性子利用率 η:再生率 L:中性子が炉心より漏洩する確率 である。Here, ε: fast fission effect p: probability of escaping resonance absorption f: Thermal neutron utilization rate η: Reproduction rate L: Probability that neutrons leak from the core It is.

(2)式よりfを向上させればKeHを向上させること
ができる。また、Lを小さくすればK  を向上させる
ことができる。
According to equation (2), KeH can be improved by increasing f. Furthermore, by reducing L, K can be improved.

rf 従来は第12図および第13図に示すようにして燃料集
合体Aを形成していた。
rf Conventionally, the fuel assembly A was formed as shown in FIGS. 12 and 13.

第12図は断面十字形をした制御棒Bと燃料集合体Aと
の位置関係を同時に示しており、燃料集合体Aは燃料棒
を8X8の正方格子状に配列して形成されている。各燃
料棒はそのタイプをそれぞれ1,2,3.4,5.Gお
よびWの符号により示されており、具体的構成は第13
図に示されている。第13図は全長24ノードにおける
ウラン濃縮度(以下、濃縮度という)および可燃性毒物
の一種であるガドリニア(Gd203以下Gdと略記す
る)の濃度を示している。第13図中燃料棒のタイプ1
〜5はそれぞれ濃縮ウランのみを充填されたものであり
、Gは濃縮ウランとGdとを充填されたものであり、W
はウォータロッドを示す。
FIG. 12 simultaneously shows the positional relationship between the control rod B, which has a cross-shaped cross section, and the fuel assembly A. The fuel assembly A is formed by arranging fuel rods in an 8×8 square lattice. Each fuel rod has its type 1, 2, 3.4, 5. It is indicated by the symbols G and W, and the specific configuration is the 13th
As shown in the figure. FIG. 13 shows the uranium enrichment level (hereinafter referred to as enrichment level) and the concentration of gadolinia (Gd203 or below, abbreviated as Gd), which is a type of burnable poison, at 24 nodes of the total length. Fuel rod type 1 in Figure 13
~5 are each filled with enriched uranium only, G is filled with enriched uranium and Gd, and W
indicates a water rod.

ところが、このように形成されている従来の燃料集合体
Aにおいては、第14図に示すように、炉心の上端部お
よび下端部において中性子の漏洩が数多いので、熱中性
子束が中央部に比べて著しく小さくなっている。
However, in the conventional fuel assembly A formed in this way, as shown in Fig. 14, many neutrons leak at the upper and lower ends of the core, so the thermal neutron flux is lower than that at the center. It has become noticeably smaller.

(発明の目的) 本発明はこのような点を考虐してなされたものであり、
従来の燃料とほぼ同じ燃料集合体の平均濃縮度を有する
とともに、大きな燃料取出燃焼度を有し、かつ、安全性
に優れており、製造も容易で低廉であり、更に経済性に
優れている燃料集合体を提供することを目的とする。
(Object of the invention) The present invention has been made with these points in mind,
It has almost the same average enrichment of the fuel assembly as conventional fuels, has a large fuel extraction burnup, has excellent safety, is easy and inexpensive to manufacture, and is also excellent in economic efficiency. The purpose is to provide fuel assemblies.

(発明の概要) 本発明の燃料集合体は、複数の燃料棒により構成される
原子炉の炉心に装荷する燃料集合体において、前記燃料
集合体は、上下端の少なくとも一方に天然ウラン部を設
けるとともに、その間に濃縮ウラン部を設け、この濃縮
ウラン部を軸方向に上部、中央部および下部と3分した
場合に、前記濃縮ウラン部の上部の断面濃縮度が他の中
央部および下部より低い、濃縮度の異なる2領域を有す
る燃料棒と、前記濃縮ウラン部の下部の断面濃縮度が他
の上部および中央部より低い、濃縮度の異なる2領域を
有する燃料棒とを組合せて、中央部の断面平均濃縮度を
上部および下部の断面平均濃縮度より高くなるよう形成
されているとともに、前記燃料棒の一部は、軸方向に濃
度の異なる2領域以上を有する可燃性毒物を含有し、こ
の可燃性毒物の濃度は、前記燃料棒上部における可燃性
毒物濃度を他の部分より低くしてあることを特徴とする
(Summary of the Invention) A fuel assembly of the present invention is a fuel assembly loaded into a core of a nuclear reactor constituted by a plurality of fuel rods, wherein the fuel assembly is provided with a natural uranium portion at at least one of the upper and lower ends. At the same time, an enriched uranium section is provided between them, and when this enriched uranium section is divided into three parts in the axial direction into an upper part, a central part, and a lower part, the cross-sectional enrichment degree of the upper part of the enriched uranium part is lower than that of the other central part and lower part. , by combining a fuel rod having two regions with different enrichment degrees and a fuel rod having two regions with different enrichment degrees, in which the cross-sectional enrichment of the lower part of the enriched uranium part is lower than the other upper part and the central part. The fuel rod is formed such that the cross-sectional average enrichment of the fuel rod is higher than the cross-sectional average enrichment of the upper and lower parts, and a part of the fuel rod contains a burnable poison having two or more regions with different concentrations in the axial direction, The burnable poison concentration is characterized in that the burnable poison concentration in the upper part of the fuel rod is lower than in other parts.

〔発明の実施例〕 先ず、本発明の燃料集合体を第7図および第8図につい
て概念的に説明する。
[Embodiments of the Invention] First, a fuel assembly of the present invention will be conceptually explained with reference to FIGS. 7 and 8.

本発明においては次の(1)(2)<3>(4)のよう
にして燃料集合体が形成されている。
In the present invention, a fuel assembly is formed as follows (1), (2), <3>, and (4).

(1)燃料棒の上下端にそれぞれ天然ウラン部を設ける
(1) Natural uranium parts are provided at the upper and lower ends of the fuel rod.

前記のように、炉心の上下端においては、それぞれ中性
子の漏洩量が多いので、熱中性子束が中央部に比べて著
しく小さい。
As described above, the amount of neutron leakage is large at the upper and lower ends of the core, so the thermal neutron flux is significantly smaller than at the center.

そこで、燃料棒の上下端にそれぞれ天然ウランを充填し
、中央部の濃縮度を高くしている。ただし、燃料集合体
全体の平均濃縮度は従来とほぼ同じに形成する。
Therefore, the upper and lower ends of the fuel rods are filled with natural uranium, increasing the enrichment in the center. However, the average enrichment of the entire fuel assembly will be approximately the same as in the past.

これにより、燃料の高熱中性子東部でU−235が増加
し、低熱中性子東部でU−235が減少することになり
、従来の燃料集合体に比べて熱中性子利用率fが大きく
なる。また、同時に燃料の上下端におけるU−235を
減少させ、中性子束を減少させることとなり、中性子が
炉、心から漏洩する確率りを小さくする。
As a result, U-235 increases in the high-thermal neutron region of the fuel, and U-235 decreases in the low-thermal neutron region of the fuel, resulting in a higher thermal neutron utilization rate f than in the conventional fuel assembly. At the same time, U-235 at the upper and lower ends of the fuel is reduced, reducing the neutron flux and reducing the probability that neutrons will leak from the reactor or core.

これ−うの現象により、炉心の反応度Keftが増加し
、燃料取出燃焼度が向上する。
Due to this phenomenon, the reactivity Keft of the core increases and the fuel extraction burnup improves.

なお、天然ウランは上下端の少なくとも一方に設ければ
よい。
Note that natural uranium may be provided at at least one of the upper and lower ends.

(2)燃料棒の天然ウラン部を除く濃縮ウラン部を軸方
向に上部、中央部および下部と3部にした場合における
可燃性毒物の軸方向濃度を、その上部を他の部分より低
く形成する。
(2) When the enriched uranium part of the fuel rod excluding the natural uranium part is divided into three parts in the axial direction: an upper part, a middle part, and a lower part, the concentration of burnable poison in the axial direction is made lower in the upper part than in the other parts. .

Gd等の可燃性毒物は、炉心の余剰反応度の制御に使用
されるが、出力の低い部分では予定した運転期間内に燃
焼し尽さないで残留する場合がある。この残留した可燃
性毒物による中性子の吸収は、U−235等の核分裂性
物質による中性子の吸収を減らし、熱中性子利用率fを
減少さVることになる。
Burnable poisons such as Gd are used to control excess reactivity in the reactor core, but they may remain in low-output areas without being burned out within the scheduled operating period. The absorption of neutrons by this residual burnable poison reduces the absorption of neutrons by fissile materials such as U-235, and reduces the thermal neutron utilization rate f.

一般に、沸騰水型原子炉においては、炉心の上v4部で
ボイド率が大きく、かつ、中性子のエネルギスペクトル
が硬いので、可燃性毒物の残留量が多くなることが考え
られる。
Generally, in a boiling water reactor, the void ratio is large in the upper part V4 of the reactor core, and the energy spectrum of neutrons is hard, so it is thought that the residual amount of burnable poisons will be large.

そこで、本発明においては第7図(b)に示すように、
天然ウラン部を除いた濃縮ウラン部を軸方向に3分した
場合における上部の可燃性毒物の濃度を他の中央部およ
び下部より低く形成している。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 7(b),
When the enriched uranium part excluding the natural uranium part is divided into three parts in the axial direction, the concentration of burnable poison in the upper part is lower than that in the other central part and lower part.

これにより、従来の燃料集合体よりも可燃性毒物の残留
量を低減することができ、熱中性子利用率fを向上させ
、炉心の反応度K。nを増加させることができる。
This makes it possible to reduce the residual amount of burnable poisons compared to conventional fuel assemblies, improve the thermal neutron utilization rate f, and reduce the core reactivity K. n can be increased.

また、前記低濃度の上部を除く、中央部および下部にお
いて、可燃性毒物の濃度を異ならせて更に軸方向の出力
分布の平坦化を図ってもよい(特公昭58−23913
号公報参照)。
Further, the concentration of the burnable poison may be made different in the center and lower parts, excluding the upper part where the concentration is low, to further flatten the output distribution in the axial direction (Japanese Patent Publication No. 58-23913
(see publication).

(3)燃料集合体全体の濃縮ウラン部の軸方向の濃縮度
を、中央部の断面平均濃縮度を他の上部および下部より
高くして形成する。
(3) The enrichment degree in the axial direction of the enriched uranium portion of the entire fuel assembly is formed such that the cross-sectional average enrichment degree of the central portion is higher than that of the other upper and lower portions.

第7図(a)に示すように、上下端の天然ウラン部の間
の濃縮ウラン部を、軸方向に31域に区分するとともに
、断面平均濃縮度を中央部を高濃縮度に形成し、更に、
上部および下部を低濃縮度に形成している。
As shown in FIG. 7(a), the enriched uranium part between the natural uranium parts at the upper and lower ends is divided into 31 regions in the axial direction, and the cross-sectional average enrichment is made to be high in the central part, Furthermore,
The upper and lower parts are formed with low concentration.

中央部の濃縮度を下部より高く形成することにより、前
述の可燃性毒物の分布方法と相俟って、炉心軸方向の出
力分布を平坦化させることができる。よって、天然ウラ
ンを上下端に設置プたことによる軸方向出力分布の増加
を緩和することができる。
By forming the central part to have a higher concentration than the lower part, in combination with the above-described method of distributing the burnable poison, it is possible to flatten the power distribution in the axial direction of the core. Therefore, it is possible to alleviate the increase in the axial power distribution due to the installation of natural uranium at the upper and lower ends.

また、(2)で述べたように燃料棒の上端付近で可燃性
毒物を減少させたことにより炉停止余裕は減少させられ
る。しかしながら、上部の濃縮度を中央部より低く形成
することにより、これを補い十分な炉停止余裕を確保す
ることができる。この場合、可燃性毒物の濃度の境界と
濃縮ウランの濃縮度の境界とを同一高さとすることによ
り、更に十分な炉停止余裕を確保することができる。
Furthermore, as described in (2), by reducing burnable poison near the upper ends of the fuel rods, the reactor shutdown margin is reduced. However, by forming the upper part to have a lower concentration than the central part, this can be compensated for and a sufficient margin for reactor shutdown can be ensured. In this case, by setting the boundary of the concentration of the burnable poison and the boundary of the enrichment degree of enriched uranium to the same height, it is possible to ensure a more sufficient margin for reactor shutdown.

(4)上部の断面濃縮度を他の部分より低くした燃料棒
と、下部の断面濃縮度を他の部分より低くした燃料棒と
を設けて、(3)で述べたように、中央部の断面平均濃
縮度を上部および下部より高く形成する。
(4) As mentioned in (3), by providing a fuel rod with a lower cross-sectional enrichment in the upper part than in the other parts, and a fuel rod with a lower cross-sectional enrichment in the lower part than in the other parts, The cross-sectional average enrichment is formed higher than that of the upper and lower parts.

第7図(a)のように濃縮ウラン部の断面平均濃縮度を
軸方向に3分するために、第8図に示すように上下に異
なる軸方向位置において濃縮度を2分した燃料棒を組合
わせる。すなわち、上部および下部のみの濃縮度を低く
した燃料棒(第8同左および中央)を組合わせることに
より、同図右に示すように高濃縮度が重複する中央部に
おける断面平均濃縮度を高く形成している。このように
濃縮度を2分している燃料棒は、燃料集合体の一部若し
くは全部としてもよい。
In order to divide the cross-sectional average enrichment of the enriched uranium part into three parts in the axial direction as shown in Figure 7(a), fuel rods with the enrichment divided into two at different vertical positions as shown in Figure 8 are used. Combine. In other words, by combining fuel rods with low enrichment only in the upper and lower parts (No. 8, left and center), the cross-sectional average enrichment in the central part where the high enrichments overlap, as shown in the right of the figure, is increased. are doing. The fuel rods whose enrichment is divided into two in this way may be part or all of the fuel assembly.

このように濃縮度を軸方向に2分した燃料棒を組合せる
ようにした方が、例えば第9図に示すように濃縮度を軸
方向に3分した燃料棒を製造するより、簡単であり、製
造コストも低部となる。
It is easier to combine fuel rods whose enrichment is divided into two in the axial direction in this way than to manufacture fuel rods whose enrichment is divided into three in the axial direction, as shown in Figure 9, for example. , manufacturing costs are also low.

次に、本発明を第1図から第6図示す具体的な実施例に
ついて説明する。
Next, specific embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 6 will be described.

第1図および第2図は本発明の一実施例を示す。1 and 2 show one embodiment of the invention.

第1図中符号A1は制御棒Bに隣接された本実施例の燃
料集合体であり、内部には第2図にそれぞれ示された燃
料棒11,12,13,14,15゜G1およびウォー
タロッドWが8×8の正方格子状に装填されている。
Reference numeral A1 in FIG. 1 is the fuel assembly of this embodiment adjacent to the control rod B, and inside there are fuel rods 11, 12, 13, 14, 15°G1 and water as shown in FIG. Rods W are loaded in an 8×8 square grid.

第3図および第4図は本発明の他の実施例を示し、第4
図に示1ようにGdの濃度を軸方向に3分した燃料棒G
2を用いて燃料集合体A2を形成し、たちのであり、他
の構成は第1図および第2図に示す前記実施例と全く同
じである。
3 and 4 show other embodiments of the present invention, and FIG.
As shown in Figure 1, the fuel rod G has a Gd concentration divided into three in the axial direction.
2 is used to form the fuel assembly A2, and the other configurations are exactly the same as the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.

これらの実施例における各燃料棒の構成と作用を説明す
る。
The structure and operation of each fuel rod in these examples will be explained.

(1)天然ウラン部 各燃料棒11,12.13.14,15.G1゜G2の
上下端部にそれぞれ1ノードずつ天然ウランを充填して
いる。この部分の燃料集合体A1゜A2の全体の断面平
均濃縮度は0.711重量%(以下(Wlo ”)とす
る)である。
(1) Natural uranium section Each fuel rod 11, 12, 13, 14, 15. One node each at the upper and lower ends of G1 and G2 is filled with natural uranium. The overall cross-sectional average enrichment of the fuel assemblies A1 and A2 in this portion is 0.711% by weight (hereinafter referred to as (Wlo'')).

第5図はこの天然ウランの上下端部における充填ノード
数をパラメータとじて、軸方向ピーキングの増加と燃料
取出燃焼度の増加との関係を示している。同図から判る
ように、天然ウランのノード数を増加させると、軸方向
ピーキングの増加の割には燃料取出燃焼度の増加が飽和
する傾向にある。従って、天然ウランは燃料棒の上下端
部の1ノ一ド分だけ充填すれば十分であり、また同図よ
り上下のいずれか一方にのみ充填しても十分な効果を生
じる。
FIG. 5 shows the relationship between an increase in axial peaking and an increase in fuel extraction burnup, using the number of filling nodes at the upper and lower ends of natural uranium as a parameter. As can be seen from the figure, when the number of natural uranium nodes is increased, the increase in fuel extraction burnup tends to reach saturation despite the increase in axial peaking. Therefore, it is sufficient to fill one nod of natural uranium at the upper and lower ends of the fuel rod, and as shown in the figure, a sufficient effect can be obtained even if only one of the upper and lower ends is filled.

これにより燃料集合体のバンドル平均濃縮度を2.89
 (Wlo)とし、従来の2.90(Wlo)とほぼ同
じにしながら、軸方向中央部の断面平均濃縮度を従来例
に比べて大きくすることができ、熱中性子利用率fを向
上させ、同時に燃料棒の上下端からの中性子の漏洩を低
減させて反応度K  を向上させる。
This reduces the bundle average enrichment of the fuel assembly to 2.89.
(Wlo), which is almost the same as the conventional 2.90 (Wlo), can increase the cross-sectional average enrichment in the axial center compared to the conventional example, improve the thermal neutron utilization rate f, and at the same time Reactivity K is improved by reducing leakage of neutrons from the upper and lower ends of the fuel rod.

ft (2)可燃性毒物の軸方向分布 第1図および第2図に示す燃料棒G1においては、可燃
性毒物としてQdを用いており、かつ、天然ウラン部を
除いた濃縮ウラン部の上部の3ノードのGd11度を2
.−0(Wlo)とし、他の19ノ一ド部のGd11度
4.0 (Wlo)より低く形成している。ここで上部
の3ノ一ド分を低濃度としたのは、第60図に示すよう
に、低濃度部分をこれ以上増やしても、燃料取出燃焼度
を増加させる効果はそれ程大差がないからである。
ft (2) Axial distribution of burnable poison In fuel rod G1 shown in Figures 1 and 2, Qd is used as the burnable poison, and the upper part of the enriched uranium part excluding the natural uranium part is Gd11 degrees of 3 nodes is 2
.. -0 (Wlo), and is formed to be lower than the Gd11 degree 4.0 (Wlo) of the other 19 node portions. The reason why the upper three nodes are made low in concentration is because, as shown in Figure 60, even if the low concentration portion is increased further, the effect of increasing the fuel extraction burnup will not change much. be.

これにより、Gd等の可燃性毒物の残留による反応度の
損失を低減させ、燃料集合体全体の反応度K。rrを従
来例より著しく向上させることができる。
This reduces the loss of reactivity due to residual burnable poisons such as Gd, and reduces the reactivity K of the entire fuel assembly. rr can be significantly improved compared to the conventional example.

また、第3図および第4図の燃料棒G2に示すように、
19ノ一ド部分を更に2分して、Gd16度3.0 (
wlo)の12ノ一ド部分、Gd濃度4.0 (wlo
)の7ノ一ド部分とし、軸方向出力分布を平坦化しても
よい。
In addition, as shown in fuel rod G2 in FIGS. 3 and 4,
Divide the 19-node part into 2 more parts to obtain Gd16 degrees 3.0 (
12 node part of wlo), Gd concentration 4.0 (wlo
) may be used to flatten the axial output distribution.

(3)燃料集合体全体の濃縮ウラン部の軸方向濃縮度の
分布 本実施例のおいては、各燃料集合体A、A2の濃縮ウラ
ン部の断面平均濃縮度を、上部の3ノードを2.98 
(wlo)、中央部の12ノードを3.19 (wlo
)下部の7ノードを2.98(Wlo)に3分して形成
している。
(3) Distribution of the axial enrichment of the enriched uranium portion of the entire fuel assembly In this example, the cross-sectional average enrichment of the enriched uranium portion of each fuel assembly A and A2 is calculated by dividing the upper three nodes by 2. .98
(wlo), the 12 nodes in the center are 3.19 (wlo
) The lower 7 nodes are divided into 3 into 2.98 (Wlo).

上部を中央部より低濃縮度に形成することによって炉停
止余裕を改善させている。また、中央部を下部よりam
縮度に形成することによって、軸方向出力分布の平坦化
を図っている。
By forming the upper part to have a lower enrichment than the central part, the reactor shutdown margin is improved. In addition, the center part is
By forming it in a compressed state, the axial power distribution is flattened.

これにより、炉心の線出力密度を下げることができ、原
子炉の運転制限値に対して十分に余裕のある運転を可能
とさせている。
As a result, the linear power density of the reactor core can be lowered, making it possible to operate the reactor with sufficient margin for the operating limit value.

なお、中央部と下部との濃縮度の差および境界位置は、
軸方向出力分布の平坦化の効果を最大とさせるようにそ
れぞれ選択した値である。
The difference in enrichment between the center and bottom and the boundary position are as follows:
These values are selected to maximize the effect of flattening the axial output distribution.

(4)各燃料棒の軸方向濃縮度の分布 本実施例においては、燃料棒11のように濃縮ウラン部
の上部3ノードの濃縮度を2.9(Wlo)として、他
の部分の4.0 (wlo)より低く形成し、また燃料
棒12のように濃縮ウラン部の下部7ノードの濃縮度を
2.9 (Wlo)として、他の部分の4.O(wlo
)より低く形成し、燃料集合体A1.A2の全体として
前記したように断面平均濃縮度を3分させている。
(4) Distribution of axial enrichment of each fuel rod In this embodiment, the enrichment of the upper three nodes of the enriched uranium part like the fuel rod 11 is set to 2.9 (Wlo), and the enrichment of the other parts is set to 4. 0 (wlo), and the enrichment level of the lower seven nodes of the enriched uranium part like the fuel rod 12 is set to 2.9 (wlo), and the enrichment level of the other parts is set to 4.9 (wlo). O(wlo
) is formed lower than the fuel assembly A1. As mentioned above, the cross-sectional average concentration of A2 as a whole is set to 3 minutes.

なお、燃料棒13.14.15はそれぞれ単一濃縮度に
して形成されている。
Note that the fuel rods 13, 14, and 15 are each formed with a single enrichment.

一方、このように燃料集合体全体の断面平均濃縮度を3
分するには、第10図および第11図の燃料棒22.2
3.24に、示すように、各燃料棒自身の軸方向濃縮度
を3分することによっても達成できる。しかしながら、
各燃料棒22.23゜24の製造に際し、充填する濃縮
ウランの種類および燃料棒の種類が多くなり、工程管理
、品質管理が複雑となる。
On the other hand, if the cross-sectional average enrichment of the entire fuel assembly is set to 3
To separate the fuel rods 22.2 in Figures 10 and 11,
This can also be achieved by dividing the axial enrichment of each fuel rod itself into thirds, as shown in 3.24. however,
When manufacturing each fuel rod 22.23° 24, the types of enriched uranium to be filled and the types of fuel rods increase, making process control and quality control complicated.

これに比べて本実施例においては、軸方向濃縮、度は2
分するだけで゛よく、分割されている燃料棒の種類が少
なくて済むので、工程管理、品質管理等も容易であり、
燃料の製造コストを低減させることができ、燃料経済性
を向上させることができる。
In contrast, in this example, the axial concentration is 2 degrees.
Since it is only necessary to separate the fuel rods into parts, and there are fewer types of fuel rods to be separated, process control, quality control, etc. are easy.
The manufacturing cost of fuel can be reduced and fuel economy can be improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このように本発明の燃料集合体は、従来の燃料とほぼ同
じ平均濃縮度でありながら、高い燃料取出燃焼度を達成
することができ、炉心装荷時における熱的余裕や炉停止
余裕等の安全性に優れており、製造も容易でコストも低
廠であり、燃料経済性に優れている等の効果を奏する。
As described above, the fuel assembly of the present invention can achieve a high fuel extraction burnup while having approximately the same average enrichment as conventional fuel, and it is possible to achieve safety such as thermal margin when loading the reactor core and reactor shutdown margin. It has excellent properties, is easy to manufacture, low cost, and has excellent fuel economy.

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

第1図から第8図までは本発明の燃料集合体の実施例を
示し、第1図は一実施例の横断面図、第2図は第1図の
燃料集合体を構成する燃料棒の濃縮度およびガドリニア
分布を示す構成図、第3図および第4図は他の実施例の
第1図および第2図と同様の図、第5図は天然ウラン部
のノード数をパラメータとした軸方向ピーキングの増加
と燃料取出燃焼度の増加との関係を示す特性図、第6図
は濃縮ウラン部における上部の低ガドリニア濃度の長さ
と燃料取出燃焼度の増加との関係を示す特性図、第7図
(a)(b)および第8図は本発明の概念図、第9図は
1本の燃料棒の濃縮ウラン部の濃縮度を3分した場合の
概念図、第10図および第11図は第9図を具体化した
第1図および第2図と同様の図、第12図および第13
図は従来例の第1図および第2図と同様の図、第14図
は従来例における炉心平均熱中性子束の軸方向分布図で
ある。 A1.A2・・・燃料集合体、11.12,13゜14
.15.G1.G2・・・燃料棒。 出願人代理人  猪  股    清 濃縮/i力1叩          〃トリニア匁→(
a)                 (b)第8目 想躬棒 濃鎚度 第9図
1 to 8 show embodiments of the fuel assembly of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the fuel assembly. A block diagram showing enrichment and gadolinia distribution. Figures 3 and 4 are similar to Figures 1 and 2 of other examples. Figure 5 is an axis with the number of nodes in the natural uranium part as a parameter. Figure 6 is a characteristic diagram showing the relationship between an increase in directional peaking and an increase in fuel extraction burnup. Figures 7(a) and 8 are conceptual diagrams of the present invention, Figure 9 is a conceptual diagram when the enrichment degree of the enriched uranium portion of one fuel rod is divided into three, and Figures 10 and 11 are The figures are similar to Figures 1 and 2, which embody Figure 9, Figures 12 and 13.
The figure is similar to FIGS. 1 and 2 of the conventional example, and FIG. 14 is an axial distribution diagram of the core average thermal neutron flux in the conventional example. A1. A2... Fuel assembly, 11.12, 13°14
.. 15. G1. G2...Fuel rod. Applicant's agent Inomata Kiyoshi Concentration/I Riki 1 Hit 〃Trinian Momme → (
a) (b) No. 8 Somanbo Kokuzuchi Diagram 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数の燃料棒により構成される原子炉の炉心に装荷
する燃料集合体において、前記燃料集合体は、上下端の
少なくとも一方に天然ウラン部を設けるとともに、その
間に濃縮ウラン部を設け、この濃縮ウラン部を軸方向に
上部、中央部および下部と3分した場合に、前記濃縮ウ
ラン部の上部の断面濃縮度が他の中央部および下部より
低い、濃縮度の異なる2領域を有する燃料棒と、前記濃
縮ウラン部の下部の断面濃縮度が他の上部および中央部
より低い、濃縮度の異なる2領域を有する燃料棒とを組
合せることにより、中央部の断面平均濃縮度が上部およ
び下部の断面平均濃縮度より高くなるよう形成されてい
るとともに、前記燃料棒の一部は、軸方向に濃度の異な
る2領域以上を有する可燃性毒物を含有し、この可燃性
毒物の濃度は、前記燃料棒上部における可燃性毒物濃度
を他の部分より低くしてあることを特徴とする燃料集合
体。 2、燃料集合体を構成する複数の燃料棒のうちの一部の
燃料棒は、単一濃縮度により形成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の燃料集合体。 3、天然ウラン部の軸方向長さは1/24に形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃料
集合体。 4、濃縮ウラン部の軸方向長さを11/12とし、上部
、中央部および下部の軸方向長さをそれぞれ1/8、1
/2および7/24としたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の燃料集合体。
[Scope of Claims] 1. In a fuel assembly to be loaded into the core of a nuclear reactor that is composed of a plurality of fuel rods, the fuel assembly is provided with a natural uranium portion at at least one of the upper and lower ends, and an enriched uranium portion is provided between the fuel rods. When a uranium part is provided and this enriched uranium part is divided into three parts in the axial direction into an upper part, a central part, and a lower part, the cross-sectional enrichment of the upper part of the enriched uranium part is lower than the other central part and lower part, and the enrichment levels are different. By combining a fuel rod having two regions and a fuel rod having two regions of different enrichment, in which the cross-sectional enrichment of the lower part of the enriched uranium part is lower than the other upper part and the central part, the cross-sectional average of the central part can be reduced. The fuel rods are formed so that the enrichment is higher than the cross-sectional average enrichment of the upper and lower parts, and some of the fuel rods contain a burnable poison having two or more regions with different concentrations in the axial direction, A fuel assembly characterized in that the concentration of the burnable poison in the upper part of the fuel rod is lower than in other parts. 2. The fuel assembly according to claim 1, wherein some of the fuel rods of the plurality of fuel rods constituting the fuel assembly are formed with a single enrichment. 3. The fuel assembly according to claim 1, wherein the axial length of the natural uranium portion is 1/24. 4. The axial length of the enriched uranium part is 11/12, and the axial lengths of the upper, middle, and lower parts are 1/8 and 1, respectively.
2. The fuel assembly according to claim 1, wherein the fuel assembly is 7/2 and 7/24.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01304387A (en) * 1988-06-01 1989-12-07 Nippon Atom Ind Group Co Ltd Fuel assembly for nuclear reactor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01304387A (en) * 1988-06-01 1989-12-07 Nippon Atom Ind Group Co Ltd Fuel assembly for nuclear reactor

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