JPS61265595A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPS61265595A JPS61265595A JP60106022A JP10602285A JPS61265595A JP S61265595 A JPS61265595 A JP S61265595A JP 60106022 A JP60106022 A JP 60106022A JP 10602285 A JP10602285 A JP 10602285A JP S61265595 A JPS61265595 A JP S61265595A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- rod
- volume
- rods
- fuel 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
- Inert Electrodes (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、沸祷水型原子炉に用いられる燃料集合体に関
する。
する。
沸違水型原子炉用の燃料集合体の従来例を第６図から第
８図を参照して説明する。第６図は燃料集合体を一部断
面で示す斜視図である。同図に示された燃料集合体１は
細長い燃料ｎ２が多数本結束された結束体の上部が上部
タイプレート３により、下部が下部タイプレート４によ
って接続されている。この結束体はスペーサ５によって
燃料棒２間が等間隔に保持されている。前記結束体内に
は燃料棒２の他に２本のウォータ・ロッド（図示せず）
が組込まれている。この結束体の外周はチャンネルホッ
クス６で包囲され、このチャンネルボックス６は上部が
上部タイブレート３に、下部が下部タイブレート４に接
合されている。
８図を参照して説明する。第６図は燃料集合体を一部断
面で示す斜視図である。同図に示された燃料集合体１は
細長い燃料ｎ２が多数本結束された結束体の上部が上部
タイプレート３により、下部が下部タイプレート４によ
って接続されている。この結束体はスペーサ５によって
燃料棒２間が等間隔に保持されている。前記結束体内に
は燃料棒２の他に２本のウォータ・ロッド（図示せず）
が組込まれている。この結束体の外周はチャンネルホッ
クス６で包囲され、このチャンネルボックス６は上部が
上部タイブレート３に、下部が下部タイブレート４に接
合されている。
燃料棒２は１．第７図に示すように、約４００ＣＩｒＬ
長のジルカロイ製の燃料被覆管７内にウラン２３５を濃
縮した二酸化ウラン（ＵＯ２）を焼き固めてペレット状
にした燃料ペレット８を軸方向に複数個、装填して、上
下両端に上端栓９、下端栓１０を設けて形成されている
。二酸化ウランペレットは軸方向長さ約３７０ｃｒｎ装
填され、その上部３０ｃｍの空間部がスプリング１２に
よって確保されている。この空間部はプレナム部１１と
呼ばれ、燃料ペレット８が原子炉で燃焼した時に発生す
る核分裂性生成物を閉じこめておくために設けられてい
る。核分裂性生成物は燃料ペレット８が原子炉内で燃焼
している期間に比例してプレナム部１１に蓄積され、燃
料棒２内の圧力が上昇してくる。燃料棒２内の圧力が許
容値より大きくなると、被覆管７が破断する恐れが生ず
るので、燃料棒２内の圧力が許容値となる時点で燃料集
合体１の寿命と判断し、それ以上の期間、原子炉内で燃
焼させないように管理されている。
長のジルカロイ製の燃料被覆管７内にウラン２３５を濃
縮した二酸化ウラン（ＵＯ２）を焼き固めてペレット状
にした燃料ペレット８を軸方向に複数個、装填して、上
下両端に上端栓９、下端栓１０を設けて形成されている
。二酸化ウランペレットは軸方向長さ約３７０ｃｒｎ装
填され、その上部３０ｃｍの空間部がスプリング１２に
よって確保されている。この空間部はプレナム部１１と
呼ばれ、燃料ペレット８が原子炉で燃焼した時に発生す
る核分裂性生成物を閉じこめておくために設けられてい
る。核分裂性生成物は燃料ペレット８が原子炉内で燃焼
している期間に比例してプレナム部１１に蓄積され、燃
料棒２内の圧力が上昇してくる。燃料棒２内の圧力が許
容値より大きくなると、被覆管７が破断する恐れが生ず
るので、燃料棒２内の圧力が許容値となる時点で燃料集
合体１の寿命と判断し、それ以上の期間、原子炉内で燃
焼させないように管理されている。
ところで、１つの燃料集合体１の中には、第８図に示す
ように、６２本の燃料棒２が存在するが、すべての燃料
棒２が同じようた燃焼するのではなく、ある分布を持っ
た燃焼のし方をする。現在の燃料集合体】では、すべて
の燃料棒２でプレナム部１１の体積を同一としているた
め、最も強く燃焼した燃料棒２内の圧力が一番高くなり
、その圧力が許容値に達した時点で、燃料集合体１の寿
命となってしまう。従って燃焼の度合の差が大きくなれ
ば、燃料集合体１の寿命が短くなる欠点があった。
ように、６２本の燃料棒２が存在するが、すべての燃料
棒２が同じようた燃焼するのではなく、ある分布を持っ
た燃焼のし方をする。現在の燃料集合体】では、すべて
の燃料棒２でプレナム部１１の体積を同一としているた
め、最も強く燃焼した燃料棒２内の圧力が一番高くなり
、その圧力が許容値に達した時点で、燃料集合体１の寿
命となってしまう。従って燃焼の度合の差が大きくなれ
ば、燃料集合体１の寿命が短くなる欠点があった。
本発明は、上記した従来技術の欠点をなくし、燃料集合
体の寿命を長くすることを目的とする。
体の寿命を長くすることを目的とする。
本発明は、燃料集合体の燃料棒ごとに、燃料ペレットの
充填される燃料有効長を変化させ、燃料棒上部または下
部の空間部の体積を変えている。
充填される燃料有効長を変化させ、燃料棒上部または下
部の空間部の体積を変えている。
本発明の具体的な実施例の１つを第１図から第３図を参
照して説明する。
照して説明する。
第１図（ａ） （ｂ） （ｃ） （ｄ） ｔｅ） （ｆ
） （ｇ） （ｈ）は本発明の燃料集合体１の燃料棒２
の軸方向の構造を模式的に表わした図である。燃料棒２
は約４００ｃｍ長のジルカロイ製の燃料被覆管７内にウ
ラン２３５を濃縮した二酸化ウラン（ＵＯ２）を焼き固
めてペレット状にした燃料ペレット８を軸方向に複数個
、装填して、燃料棒ごとにあらかじめ定められた燃料有
効長になるようにし、上下両端を上端栓９、下端栓１０
を設けて形成されている。そして、燃料棒上部にはプレ
ナム部１１と呼ばれる空間部がスプリング１２によって
確保されている。このプレナム部の体積は燃料有効長を
燃料棒２ごとに変えることで、燃料棒２ごとに変化させ
である。
） （ｇ） （ｈ）は本発明の燃料集合体１の燃料棒２
の軸方向の構造を模式的に表わした図である。燃料棒２
は約４００ｃｍ長のジルカロイ製の燃料被覆管７内にウ
ラン２３５を濃縮した二酸化ウラン（ＵＯ２）を焼き固
めてペレット状にした燃料ペレット８を軸方向に複数個
、装填して、燃料棒ごとにあらかじめ定められた燃料有
効長になるようにし、上下両端を上端栓９、下端栓１０
を設けて形成されている。そして、燃料棒上部にはプレ
ナム部１１と呼ばれる空間部がスプリング１２によって
確保されている。このプレナム部の体積は燃料有効長を
燃料棒２ごとに変えることで、燃料棒２ごとに変化させ
である。
第２図は本発明の燃料集合体１の水平断面図を−示す。
燃料集合体１はチャンネルボックス６の中に多数の燃料
棒２と少数の水ロッド１３が収納されている。燃料集合
体１と燃料集合体１の間には水ギャップと称する軽水だ
けの領域があり、制御棒１４の通路、中性子検出器（図
示していない）の設置場所となるとともに、中性子のエ
ネルギーを下げる中性子減速効果の役割を持たせている
。制御棒１４は、４つの燃料集合体１に１本ずつ、中心
に十字形に配置されている。
棒２と少数の水ロッド１３が収納されている。燃料集合
体１と燃料集合体１の間には水ギャップと称する軽水だ
けの領域があり、制御棒１４の通路、中性子検出器（図
示していない）の設置場所となるとともに、中性子のエ
ネルギーを下げる中性子減速効果の役割を持たせている
。制御棒１４は、４つの燃料集合体１に１本ずつ、中心
に十字形に配置されている。
燃料棒２ごとの燃料有効長の決め方を第３図を参考にし
て説明する。燃料集合体】の平均燃料有効長を、必要と
する燃料集合体の寿命が確保できるよう燃料棒２ごとの
燃焼ピーキングが完全にそろっていると仮定して、決定
する。その時のプレナム部１１の体積を■０ とする。
て説明する。燃料集合体】の平均燃料有効長を、必要と
する燃料集合体の寿命が確保できるよう燃料棒２ごとの
燃焼ピーキングが完全にそろっていると仮定して、決定
する。その時のプレナム部１１の体積を■０ とする。
一方、燃料集合体核特性計算コードを用いて、燃料集合
体寿命末期までの各燃料棒２の燃焼ピーキングＰｉｊを
計算する。Ｐｉｊの具体的な計算結果を第３図の各燃料
棒位置（ｉ、Ｄの上段に示す。第３図で判るように、現
在の燃料集合体の設計で通常考えられる燃焼ピーキング
は０．９〜１．１程度となる。各燃料棒（ｉ、ｊ）のブ
レナム部１１体積■ｉｊが■０のＰｉｊ倍っまりｖｉｊ
＝ＶｏｘＰｉｊとなるように、燃料有効長Ｌｉｊを決定
する。第３図の各燃料棒位置（ｉ、ｊ）の下段にこのよ
うに決定した燃料有効長Ｌｉｊを示す。図で判るの ように、現在＊燃料集合体の設計で通常考えられる燃焼
ピーキングの０．９〜１．１程度は燃料有効長を０〜３
ｃＩＩＬ 程度長くしたり、短くしたりすることで調
整できる範囲である。例えば、燃料棒位置（１゜３）の
燃料棒では、燃焼ピーキングが１．１０となっているた
めに燃料棒内の核分裂性生成物は平均値の１．１０倍と
なるが、燃料有効長が３６７ｃＭＬと平均燃料有効長の
３７０ｍより約３０短くなっているため、燃料棒上部の
プレナム部１１の体積が１．１０倍となっているので、
プレナム部１１の核分裂性生成物による圧力上昇は平均
値と同じとなる。このように、本発明の燃料集合体では
、燃焼ピーキングと関係なく、すべての燃料棒内で同じ
内圧と設計することができる。従って従来技術のように
、燃焼ピーキングを持つ燃料棒によって燃料集合体の寿
命が決定されるのではないため、燃料集合体の寿命が長
くなる。現在の燃料集合体の設計で通常考えられる燃焼
ピーキングが１．１程度であるから、本発明の燃料集合
体の寿命は従来技術より約１．１倍長くなる。また、将
来考えられている燃焼ピーキングの高い燃料集合体では
本発明の効果がさらに強くなる。
体寿命末期までの各燃料棒２の燃焼ピーキングＰｉｊを
計算する。Ｐｉｊの具体的な計算結果を第３図の各燃料
棒位置（ｉ、Ｄの上段に示す。第３図で判るように、現
在の燃料集合体の設計で通常考えられる燃焼ピーキング
は０．９〜１．１程度となる。各燃料棒（ｉ、ｊ）のブ
レナム部１１体積■ｉｊが■０のＰｉｊ倍っまりｖｉｊ
＝ＶｏｘＰｉｊとなるように、燃料有効長Ｌｉｊを決定
する。第３図の各燃料棒位置（ｉ、ｊ）の下段にこのよ
うに決定した燃料有効長Ｌｉｊを示す。図で判るの ように、現在＊燃料集合体の設計で通常考えられる燃焼
ピーキングの０．９〜１．１程度は燃料有効長を０〜３
ｃＩＩＬ 程度長くしたり、短くしたりすることで調
整できる範囲である。例えば、燃料棒位置（１゜３）の
燃料棒では、燃焼ピーキングが１．１０となっているた
めに燃料棒内の核分裂性生成物は平均値の１．１０倍と
なるが、燃料有効長が３６７ｃＭＬと平均燃料有効長の
３７０ｍより約３０短くなっているため、燃料棒上部の
プレナム部１１の体積が１．１０倍となっているので、
プレナム部１１の核分裂性生成物による圧力上昇は平均
値と同じとなる。このように、本発明の燃料集合体では
、燃焼ピーキングと関係なく、すべての燃料棒内で同じ
内圧と設計することができる。従って従来技術のように
、燃焼ピーキングを持つ燃料棒によって燃料集合体の寿
命が決定されるのではないため、燃料集合体の寿命が長
くなる。現在の燃料集合体の設計で通常考えられる燃焼
ピーキングが１．１程度であるから、本発明の燃料集合
体の寿命は従来技術より約１．１倍長くなる。また、将
来考えられている燃焼ピーキングの高い燃料集合体では
本発明の効果がさらに強くなる。
本発明の他の実施例を第４図（ａ） （ｂ） （Ｃ）を
参照して説明する。通常の燃料集合体には数本の可燃性
毒物入り燃料棒（以下Ｇｄロッドとする）１５が組み込
まれていることが多い。このＧｄロッド１５はジルカロ
イ裂の被覆管７内に、二酸化ウランにガドＩＪ ニア（
Ｇｄ、 ０． ）等の可燃性毒物を数本量％の濃度で混
入させて焼き固め、ペレット状にしたガドリニア混入ペ
レット１６を軸方向に複数個装填して形成されている。
参照して説明する。通常の燃料集合体には数本の可燃性
毒物入り燃料棒（以下Ｇｄロッドとする）１５が組み込
まれていることが多い。このＧｄロッド１５はジルカロ
イ裂の被覆管７内に、二酸化ウランにガドＩＪ ニア（
Ｇｄ、 ０． ）等の可燃性毒物を数本量％の濃度で混
入させて焼き固め、ペレット状にしたガドリニア混入ペ
レット１６を軸方向に複数個装填して形成されている。
本発明の他の実施例では、Ｇｄロッド１５の燃料有効長
を他の燃料棒２の燃料有効長より短くして、Ｇｄ ロッ
ド１５のブレナム部１１ｂ体積を他の燃料棒２のプレナ
ム部１１２体積より大きくすることを特徴とする。Ｇｄ
ロッド１５の燃料ペレット１６内にはガドリニアが混入
しているために、通常燃料棒ペレット８より熱伝導度が
悪くなる。
を他の燃料棒２の燃料有効長より短くして、Ｇｄ ロッ
ド１５のブレナム部１１ｂ体積を他の燃料棒２のプレナ
ム部１１２体積より大きくすることを特徴とする。Ｇｄ
ロッド１５の燃料ペレット１６内にはガドリニアが混入
しているために、通常燃料棒ペレット８より熱伝導度が
悪くなる。
従って、Ｇｄロッド１５の燃料温度は通常燃料棒２より
高くなり、その結果、核分裂性生成物が多く出る。しか
し、本発明では、Ｇｄロッド１５のプレナム部１１ｂ体
積は多く取っであるので、燃料棒内圧が他の燃料棒２と
同程度に抑えることができる。
高くなり、その結果、核分裂性生成物が多く出る。しか
し、本発明では、Ｇｄロッド１５のプレナム部１１ｂ体
積は多く取っであるので、燃料棒内圧が他の燃料棒２と
同程度に抑えることができる。
従って、燃料集合体１の寿命はＧｄロッド１５によって
短くされることがなく、その結果、燃料集合体の寿命が
従来技術より長くなる。
短くされることがなく、その結果、燃料集合体の寿命が
従来技術より長くなる。
本発明のさらに他の実施例を第５図（ａ） （ｂ） （
ｃ）を参照して説明する。本実施例では、燃料集合体１
内の燃料棒２のうち、制御棒１４中心に最も近い燃料棒
（以下１−１コーナロツドと呼ぶ）１７の燃料有効長を
他の燃料棒２より短くして、１−１コーナロツドｔ７の
プレナム部１１Ｃ体積を他の燃料棒２のプレナム部１１
８体積より大きくすることを特徴とする。
ｃ）を参照して説明する。本実施例では、燃料集合体１
内の燃料棒２のうち、制御棒１４中心に最も近い燃料棒
（以下１−１コーナロツドと呼ぶ）１７の燃料有効長を
他の燃料棒２より短くして、１−１コーナロツドｔ７の
プレナム部１１Ｃ体積を他の燃料棒２のプレナム部１１
８体積より大きくすることを特徴とする。
沸騰水形原子炉で、同一制御棒を長期間挿入した後、そ
の制御棒を引抜くと、引抜いた瞬間に１−１コーナロツ
ドｔ７のピーキングが激増することが知られている。こ
の作用は制御棒履歴効果と呼ばれている。従来の燃料集
合体では、この制御棒履歴効果のために、１−１コーナ
ロツド１７の寿命が短くなってしまう欠点があったが本
発明の実施例３でハ、 １−１コーナロツドのプレナ
ム部１１ｃの体積を大きくしであるので、１−１コーナ
ロツドの寿命も他の燃料棒２と同程度となるため、結果
的に燃料集合体の寿命が従来技術より長くなる。
の制御棒を引抜くと、引抜いた瞬間に１−１コーナロツ
ドｔ７のピーキングが激増することが知られている。こ
の作用は制御棒履歴効果と呼ばれている。従来の燃料集
合体では、この制御棒履歴効果のために、１−１コーナ
ロツド１７の寿命が短くなってしまう欠点があったが本
発明の実施例３でハ、 １−１コーナロツドのプレナ
ム部１１ｃの体積を大きくしであるので、１−１コーナ
ロツドの寿命も他の燃料棒２と同程度となるため、結果
的に燃料集合体の寿命が従来技術より長くなる。
なお、本発明の実施例は、説明のために３つに分けであ
るが、すべてまたは一部を組み合わせた燃料集合体も可
能であることは言うまでもない。
るが、すべてまたは一部を組み合わせた燃料集合体も可
能であることは言うまでもない。
また、燃料棒のプレナム部１１は説明図ではすべて上部
のみに位置しているが、下部または上部と下部に分離す
ることも可能である。
のみに位置しているが、下部または上部と下部に分離す
ることも可能である。
またプレナム部の体積の変化は燃料ペレット体積の大き
さ毎の段階的なものであってもよい。
さ毎の段階的なものであってもよい。
以上のように、本発明の燃料集合体では、燃料集合体内
の特定の燃料棒の寿命によって燃料集合体の寿命が短く
なってしまう従来技術の欠点が解消され、結果的に燃料
集合体の寿命が従来技術より長くなる。従って燃料経済
性が向上するとともに燃料の信頼性、安全性が向上する
。
の特定の燃料棒の寿命によって燃料集合体の寿命が短く
なってしまう従来技術の欠点が解消され、結果的に燃料
集合体の寿命が従来技術より長くなる。従って燃料経済
性が向上するとともに燃料の信頼性、安全性が向上する
。
第１図は本発明の一実施例の軸方向の構造の模式図、第
２図は燃料集合体の水平断面図、第３図は燃焼ピーキン
グと燃料有効長の関係図、第４図（ａｌ （ｂ） （Ｃ
）は本発明の他の実施例の概略図、第５図（ａ）（ｂ）
（ｃ）は本発明の他の実施例の概略図、第６図は従来
の燃料集合体の一部断面を示す斜視図、第７図は従来の
燃料棒の一部断面を示す斜視図、第８図は従来の燃料集
合体の水平断面図を示す。 ２・燃料棒 ７・・被覆管 ８ ・燃料ペレット１１ ・プレナム部１１ａ、ｌｌｂ
、ＩＩＣ＝＝プレナム部代理人 弁理士 則 近 憲
佑 （ばか１名）第１図 第２図 ｉ／２３４５６７８ 第 ３ 図 第 ４ 図 第５図 第 ６ 図 第８図
２図は燃料集合体の水平断面図、第３図は燃焼ピーキン
グと燃料有効長の関係図、第４図（ａｌ （ｂ） （Ｃ
）は本発明の他の実施例の概略図、第５図（ａ）（ｂ）
（ｃ）は本発明の他の実施例の概略図、第６図は従来
の燃料集合体の一部断面を示す斜視図、第７図は従来の
燃料棒の一部断面を示す斜視図、第８図は従来の燃料集
合体の水平断面図を示す。 ２・燃料棒 ７・・被覆管 ８ ・燃料ペレット１１ ・プレナム部１１ａ、ｌｌｂ
、ＩＩＣ＝＝プレナム部代理人 弁理士 則 近 憲
佑 （ばか１名）第１図 第２図 ｉ／２３４５６７８ 第 ３ 図 第 ４ 図 第５図 第 ６ 図 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、多数の燃料棒を有する燃料集合体において、燃料棒
内部の燃料ペレットの充填長さを変化させ、燃料棒の空
間部の体積を違えてなることを特徴とする燃料集合体。 ２、燃料集合体の寿命末期までの各燃料棒の燃焼割合に
正比例するように、燃料棒の空間部の体積を決定するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃料集合
体。 ３、ガドリニア入り燃料棒の上部または下部の空間部の
体積を他の燃料棒の空間部の体積より大きくすることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃料集合体。 ４、燃料集合体間に挿入される制御棒中心に最も近い燃
料棒の上部または下部空間部の体積を他の燃料棒の空間
部の体積より大きくすることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106022A JPS61265595A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106022A JPS61265595A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61265595A true JPS61265595A (ja) | 1986-11-25 |
Family
ID=14423020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60106022A Pending JPS61265595A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61265595A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6171389A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-12 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP60106022A patent/JPS61265595A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6171389A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-12 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
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