JPS6138491A - Fuel aggregate for nuclear reactor - Google Patents

Fuel aggregate for nuclear reactor

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JPS6138491A
JPS6138491A JP15769084A JP15769084A JPS6138491A JP S6138491 A JPS6138491 A JP S6138491A JP 15769084 A JP15769084 A JP 15769084A JP 15769084 A JP15769084 A JP 15769084A JP S6138491 A JPS6138491 A JP S6138491A
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JP
Japan
Prior art keywords
fuel
uranium
recovered
fuel assembly
nuclear reactor
Prior art date
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Pending
Application number
JP15769084A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
中溝 弘
和毅 肥田
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
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP15769084A priority Critical patent/JPS6138491A/en
Publication of JPS6138491A publication Critical patent/JPS6138491A/en
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    • 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

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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (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〕 本発明は原子炉からとり出された使用済燃料を再処理し
て得られる回収ウランを利用した原子炉用燃料集合体に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a fuel assembly for a nuclear reactor that utilizes recovered uranium obtained by reprocessing spent fuel taken out from 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]

原子炉の使用済燃料には核燃料として有用な物質が含ま
れているので、これを再処理して核燃料として再使用す
ることができる。この再処理して得られる回収ウランの
同位体組成は、炉型、燃料の初期濃縮度、取り出し時の
燃焼度、取り出しから再処理までの冷却期間など種々の
因子の影響を受けて種々の値をとるが、その−例を天然
ウランとの比較において示すと下記の第1表のとおりで
ある。
Since the spent fuel of a nuclear reactor contains substances useful as nuclear fuel, it can be reprocessed and reused as nuclear fuel. The isotopic composition of the recovered uranium obtained through this reprocessing varies depending on various factors such as the reactor type, the initial enrichment of the fuel, the burnup at the time of removal, and the cooling period from removal to reprocessing. An example of this in comparison with natural uranium is shown in Table 1 below.

第  1  表 上記表に示した回収ウランは、天然ウランを濃縮して製
造した沸騰水型原子炉用燃料(初期濃縮度3.0重t%
)を燃焼度28000 MWd/l i テ燃’fA 
i口だ後に取り出し、10年間冷却した後に再処理して
得られたものである。
Table 1 The recovered uranium shown in the above table is fuel for boiling water reactors (initial enrichment: 3.0 wt%) produced by enriching natural uranium.
) with a burnup of 28,000 MWd/l i
It was taken out after cooling, cooled for 10 years, and then reprocessed.

第1表から明らかなように、通常回収ウラン中lこは天
然ウランと同程度あるいはそれ以上の濃度の υが含ま
れている。したがって、回収ウランを再利用することに
よりウラン資源を有効に利用でき、天然ウラン資源を節
約することができる。
As is clear from Table 1, normally recovered uranium contains a concentration of υ equal to or higher than that of natural uranium. Therefore, by reusing recovered uranium, uranium resources can be used effectively and natural uranium resources can be saved.

しかしながら、回収ウラン中には天然に存在しない同位
体が含まれているので、その再利用に轟っては注意が必
要となる。これら同位体のうち、tss Uはその址も
少なく特に問題になることもないで、回収ウランを含む
燃料は天然ウラン燃料に比べて J1度が等しい場合に
は反応度が劣ることになる。しかしながら、この問題点
は例えば U濃縮度を高めることで解決可能である。一
方 Uは含有量は極めて少ないが、その放射性崩壊1こ
伴なって生成される娘核種(Bi、  T/)が1Me
V以上の高エネルギーr線を放出するため、空間線量コ 率を上昇させ次原因となる。このため回収ウランを濃縮
あるいは混合して製造した燃料では取り扱い上注量が必
要となる。参考のため原子炉内での2”Uの生成過程を
第5図1こ、 Uの放射性崩壊系列を第6図1こ示す。
However, since recovered uranium contains isotopes that do not exist naturally, caution is required when recycling it. Among these isotopes, tss U is rare and does not pose any particular problem, and fuel containing recovered uranium has inferior reactivity compared to natural uranium fuel when the J1 degree is the same. However, this problem can be solved, for example, by increasing the U enrichment. On the other hand, although the content of U is extremely small, the daughter nuclides (Bi, T/) produced as a result of its radioactive decay are 1Me.
Since it emits high-energy r-rays of V or more, it increases the air dose rate and causes the following. For this reason, fuel produced by enriching or mixing recovered uranium requires injection in large amounts for handling purposes. For reference, the production process of 2"U in the reactor is shown in Figure 5, and the radioactive decay sequence of U is shown in Figure 6, 1.

し発明の目的〕 本発明の、目的は、原子炉用燃料集合体1こおいて、回
収ウランを再利用する場合1こ生ずる被曝線量の増大を
低減し、それによって回収ウランを有効かつ安全に核燃
料として利用できるようにすることにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to reduce the increase in radiation exposure that occurs when recovered uranium is reused in a nuclear reactor fuel assembly, thereby effectively and safely using recovered uranium. The goal is to make it usable as nuclear fuel.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は回収ウランを核燃料の一部として利用した原子
炉用燃料集合体1こおいて、該燃料集合体を構成する格
子状1こ配列した燃料棒のうち、少なくとも最外周に位
置する燃料棒には天然ウランのみを濃縮して製造した燃
料ペレットを装荷し、回収ウランを含有する燃料ペレッ
トは最外周以外の位置の燃料棒に装荷されていることを
特徴とするものである。
The present invention provides a fuel assembly for a nuclear reactor using recovered uranium as a part of nuclear fuel, in which at least the fuel rods located at the outermost periphery of the fuel rods arranged in a lattice pattern constituting the fuel assembly are provided. The fuel rods are loaded with fuel pellets produced by enriching only natural uranium, and the fuel pellets containing recovered uranium are loaded on fuel rods at positions other than the outermost periphery.

すなわち本発明は最外周の燃料棒には回収ウランを含ま
せないようにして回収ウランを利用するよう1こした燃
料集合体に係わるものであり、回収ウランをこのよう1
こ配置することによって回収ウランによる表面線量率の
上昇を抑え、回収ウランを有効かつ安全に利用するよう
にしたものである。
That is, the present invention relates to a fuel assembly in which recovered uranium is utilized by not containing recovered uranium in the outermost fuel rod, and recovered uranium is used in this way.
This arrangement suppresses the increase in surface dose rate due to recovered uranium, allowing the recovered uranium to be used effectively and safely.

本発明において回収ウランを上記のように配置した理由
を次に説明する。
The reason why the recovered uranium is arranged as described above in the present invention will be explained next.

一般1こ原子番号の大きい物質はどr線を吸収しやすい
。したがって燃料ペレット内の回収ウランから生成しだ
 Bi、  T/から放出されるr線はウラン(原子番
号92)に吸収されやすいので、上記のようlこ燃料集
合体の内側位fillこ回収ウランを装荷した燃料棒を
配置しておけば、それから放出されるr線は最外周位置
の燃料棒のウランに吸収されて燃料集合体の外表面まで
到達しにくくなる。
In general, substances with a large atomic number tend to absorb r-rays. Therefore, since the r-rays generated from the recovered uranium in the fuel pellets are easily absorbed by uranium (atomic number 92), the recovered uranium is filled inside the fuel assembly as described above. By arranging the loaded fuel rods, the r-rays emitted from them are absorbed by the uranium of the outermost fuel rods, making it difficult for them to reach the outer surface of the fuel assembly.

このため本発明1こよれば燃料集合体外表面の線量率が
あまり高くならず、回収ウランを有効かつ安全1こ使用
することができる。
Therefore, according to the present invention, the dose rate on the outer surface of the fuel assembly does not become too high, and the recovered uranium can be used effectively and safely.

なお、本発明において、最外周以外の燃料棒に装荷され
る燃料ペレットの回収ウランを含む形態としては、 (1)天然ウランと回収ウランとを混合して濃縮したウ
ラン (2)回収ウランのみを濃縮したウラン(3)天然ウラ
ンを濃縮したウランと回収ウランとの混合ウラン (4)回収ウランを濃縮したウランと天然ウランとの混
合ウラン (5)天然ウランを濃縮したウランと回収ウランを濃縮
したウランとの混合ウラン などが挙げられる。
In the present invention, the fuel pellets loaded on fuel rods other than the outermost periphery include recovered uranium, as follows: (1) Uranium enriched by mixing natural uranium and recovered uranium (2) Only recovered uranium Enriched uranium (3) Mixed uranium of uranium enriched from natural uranium and recovered uranium (4) Mixed uranium of uranium enriched from recovered uranium and natural uranium (5) Uranium enriched from natural uranium and enriched recovered uranium Examples include uranium mixed with uranium.

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

本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の燃料集合体の燃料棒配置の一例を示す
断面図である。天然ウランを濃縮したつランのみで製造
したベレットを充填した燃料棒2は最外周全部とその一
つ内側の列の各コーナー位置に配置されており、回収ウ
ランを含むペレットを充填した燃料棒4はそれらより内
側位置に配置されていて、全体として燃料棒4を燃料棒
2で囲んだ形lこなっている。3はウォーターロッドで
あり、lはチャンネルボックスである。この燃料集合体
は燃料棒4を30本、燃料棒2を32本有しており、全
体として約1.4ppb/Uの2”Uを含んでいる。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the fuel rod arrangement of the fuel assembly of the present invention. Fuel rods 2 filled with pellets made only from natural uranium enriched uranium are arranged at each corner position of the entire outermost periphery and one row inside the outermost periphery, and the fuel rods 4 filled with pellets containing recovered uranium are arranged inside of these, and the fuel rod 4 is surrounded by the fuel rods 2 as a whole. 3 is a water rod, and l is a channel box. This fuel assembly has 30 fuel rods 4 and 32 fuel rods 2, and contains about 1.4 ppb/U of 2''U as a whole.

上記した本発明の燃料集合体と比較するために、第2図
に回収ウランを使用していない通常の沸騰水型軽水炉用
燃料集合体を示し、また第3図に回収ウランを全ての燃
料棒lこ使用した沸騰水型軽水炉用燃料集合体を示す。
For comparison with the fuel assembly of the present invention described above, FIG. 2 shows a fuel assembly for a normal boiling water light water reactor that does not use recovered uranium, and FIG. A fuel assembly for a boiling water reactor is shown below.

第3図の燃料集合体の場合には、外周部に配置される燃
料棒の回収ウランに含まれるtst oの娘轄種 TI
、  Biから発生するr−線が集合体の外に洩れやす
く、取扱う際の安全性が問題になるが、第1図に示す本
発明の燃料集合体ではr−線が外に洩れにくくなり、安
全性を高めることができる。
In the case of the fuel assembly shown in Figure 3, the tst o daughter species TI contained in the recovered uranium of the fuel rods arranged on the outer periphery.
, The r-rays generated from Bi tend to leak out of the assembly, which poses a safety problem when handling, but in the fuel assembly of the present invention shown in Fig. 1, the r-rays are less likely to leak out. Safety can be increased.

このような効果を表すものとして、第1〜3図の各燃料
集合体の相対表面線量率を下記第2表および第4図に示
す。
As an expression of such effects, the relative surface dose rates of each fuel assembly shown in FIGS. 1 to 3 are shown in Table 2 below and FIG. 4.

第  2  表 第4図は燃料集合体内りの U含有量(pp b/U)
または回収ウラン使用燃料棒本数と相対表面線量率との
関係を示すグラフであり、第1図の燃料集合体の線量率
値を示す点をa、第2図の燃料集合体の線量率値を示す
点をb1第3図の燃料集合体の線量率値を示す点をCで
示しである。線量率は線源強度に比例し、線源強度は 
り含有量すなわち回収ウランを使用した燃料棒本数に比
例する。
Table 2 Figure 4 shows the U content (pp b/U) in the fuel assembly.
Or, it is a graph showing the relationship between the number of fuel rods using recovered uranium and the relative surface dose rate, where point a indicates the dose rate value of the fuel assembly in Figure 1, and point a indicates the dose rate value of the fuel assembly in Figure 2. The indicated point is indicated by b1, and the point indicating the dose rate value of the fuel assembly in FIG. 3 is indicated by C. The dose rate is proportional to the source intensity, which is
The content of recovered uranium is proportional to the number of fuel rods using recovered uranium.

したがって回収ウランを使用した燃料棒が燃料集合体中
fこ均等に分散するような配置とした場合1こは、回収
ウランを使用した燃料棒本数と相対表面線量率との関係
は、第4図において点線で示すようlこ点すと点Cとを
結ぶ直線となる。ここで U°含有量が0の場合にも表
面線量率がOとならないのは、 Uのγ−崩壊によって
生成する!″mPaがr−線を放出するためである。
Therefore, if the fuel rods using recovered uranium are arranged so that they are evenly distributed in the fuel assembly, the relationship between the number of fuel rods using recovered uranium and the relative surface dose rate is shown in Figure 4. As shown by the dotted line in , a straight line connecting point C becomes a straight line. Here, the reason why the surface dose rate does not become O even when the U° content is 0 is due to the γ-decay of U! This is because ``mPa emits r-rays.

ところが第1図で示した本発明の燃料集合体はr−線が
天然ウランのみを使用した外周部分の燃料棒に吸収され
るので表面線量率が低下し、a点で示されるように点線
より低い値となる。
However, in the fuel assembly of the present invention shown in Fig. 1, the r-rays are absorbed by the outer peripheral fuel rods that use only natural uranium, so the surface dose rate decreases, and as shown by point a, it is lower than the dotted line. It will be a low value.

なお本実施例では天然ウランのみ使用した燃料棒は最外
同層全部と第2層の各コーナーの4本のみであるが、こ
れを最外周層および第2層の全部とすれば、集合体当り
の り含有量は当然減少するが、それ以上1ζ天然ウラ
ンのみの燃料棒lこよる遮へい効果によって表面線量率
はさらに低下する。
In this example, the number of fuel rods using only natural uranium is only four in the outermost layer and each corner of the second layer, but if these are all in the outermost layer and the second layer, the fuel rods per aggregate are The glue content naturally decreases, but the surface dose rate further decreases due to the shielding effect of fuel rods made of only 1ζ natural uranium.

以上の説明は沸騰水型原子炉用燃料集合体について行な
ったが、加圧水型原子炉用燃料集合体にも本発明は同様
1こ適用可能である。
Although the above explanation has been made regarding a fuel assembly for a boiling water type nuclear reactor, the present invention is similarly applicable to a fuel assembly for a pressurized water type nuclear reactor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば回収ウランから放出されるr−線は燃料
集合体内で吸収され、燃料集合体外表面の線量率が低減
するので、使用済燃料から得られる回収ウランを安全か
つ有効に再使用することができる。
According to the present invention, the r-rays emitted from recovered uranium are absorbed within the fuel assembly and the dose rate on the outer surface of the fuel assembly is reduced, so recovered uranium obtained from spent fuel can be reused safely and effectively. be able to.

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

第1図は本発明の燃料集合体の一例を示す燃料棒配置図
、第2図は回収ウランを使用していない通常の燃料集合
体の燃料棒配置図、第3図は回収ウランを全ての燃料棒
に使用した燃料集合体の燃料棒配置図、第4図は燃料集
合体1こおける U含有量または回収ウラン使用燃料棒
本数と相対表面線量率との関係を示すグラフ、第5図は
原子炉内での びの生成過程を示す図、第6図は Uの
放射性崩壊系列を示す図である。 1・・・チャンネルボックス 2・・・天然ウランのみから製造した燃料ペレットを装
荷した燃料棒 3・・・ウォーターロッド 4・・・回収ウランを含有する燃料ペレットを装荷した
燃料棒 (8733)  代理人 弁理士 猪 股 祥 晃 (
ほか1名)第  1  図 第  2  図 第  3  図 第  4  図 丈r、i−’e、、片tし当りzJ2u’Hd(pf/
u)第  5  図 127〜111Md
Figure 1 is a fuel rod layout diagram showing an example of the fuel assembly of the present invention, Figure 2 is a fuel rod layout diagram of a normal fuel assembly that does not use recovered uranium, and Figure 3 is a fuel rod layout diagram showing an example of the fuel assembly of the present invention. Figure 4 is a fuel rod arrangement diagram of the fuel assembly used in the fuel rod, and Figure 4 is a graph showing the relationship between the U content in one fuel assembly or the number of fuel rods using recovered uranium and the relative surface dose rate. Figure 6 is a diagram showing the generation process of U in a nuclear reactor, and is a diagram showing the radioactive decay sequence of U. 1... Channel box 2... Fuel rod loaded with fuel pellets made only from natural uranium 3... Water rod 4... Fuel rod loaded with fuel pellets containing recovered uranium (8733) Agent Patent attorney Yoshiaki Inomata (
(and 1 other person) Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure length r, i-'e,, per side t zJ2u'Hd (pf/
u) No. 5 Figures 127-111Md

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回収ウランを核燃料の一部として利用した原子炉
用燃料集合体において、該燃料集合体を構成する格子状
に配列した燃料棒のうち、少なくとも最外周に位置する
燃料棒には天然ウランのみを濃縮して製造した燃料ペレ
ットを装荷し、回収ウランを含有する燃料ペレットは最
外周以外の燃料棒に装荷されていることを特徴とする原
子炉用燃料集合体。
(1) In a nuclear reactor fuel assembly that uses recovered uranium as part of the nuclear fuel, at least the outermost fuel rod of the fuel rods arranged in a lattice that makes up the fuel assembly contains natural uranium. 1. A fuel assembly for a nuclear reactor, characterized in that fuel pellets produced by enriching only uranium are loaded, and the fuel pellets containing recovered uranium are loaded in fuel rods other than the outermost periphery.
(2)最外周の燃料棒全部とその一層内側の列の4つの
コーナーに配置された燃料棒4本とに天然ウランのみを
濃縮して製造した燃料ペレットが装荷され、その他の燃
料棒には回収ウランを含有する燃料ペレットが装荷され
ている特許請求の範囲第1項記載の原子炉用燃料集合体
(2) All of the outermost fuel rods and the four fuel rods placed at the four corners of the inner row are loaded with fuel pellets made by enriching only natural uranium, and the other fuel rods are loaded with fuel pellets made by enriching only natural uranium. The fuel assembly for a nuclear reactor according to claim 1, wherein fuel pellets containing recovered uranium are loaded.
JP15769084A 1984-07-30 1984-07-30 Fuel aggregate for nuclear reactor Pending JPS6138491A (en)

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JP (1) JPS6138491A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9799414B2 (en) 2010-09-03 2017-10-24 Atomic Energy Of Canada Limited Nuclear fuel bundle containing thorium and nuclear reactor comprising same
US10176898B2 (en) 2010-11-15 2019-01-08 Atomic Energy Of Canada Limited Nuclear fuel containing a neutron absorber
US10950356B2 (en) 2010-11-15 2021-03-16 Atomic Energy Of Canada Limited Nuclear fuel containing recycled and depleted uranium, and nuclear fuel bundle and nuclear reactor comprising same

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