JPS6139639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 １ 発明の技術分野 本発明は、冷却材中の放射性核種を炉心部に捕
獲滞留させておくことができるようにした核燃料
棒に関する。 ２ 従来技術 高速増殖炉においては、冷却材として、一般に
液体ナトリウムで代表されるアルカリ性の液体金
属が用いられている。そして、このような液体金
属冷却材は、原子炉容器内に設置された炉心で加
熱された後、容器外に設けられた中間熱交換器へ
と導かれ、再び原子炉容器内へと戻され、循環す
る。 ところで、高速増殖炉にあつては、通常核燃料
棒の被覆管や炉心構造物を耐腐食性に富んだステ
ンレス鋼で構成するようにしている。しかし、ス
テンレス鋼も液体ナトリウムで腐食されることに
は変りない。被覆管や炉心構造物の構成材料は放
射化されるので、上記のように腐食されると放射
性の腐食生成物が冷却材へ混入することになる。
冷却材へ混入した放射性腐食生成物は上記冷却材
により前記中間熱交換器系へと運ばれ、上記中間
熱交換器系の配管壁面等に沈着する。このよう
に、中間熱交換器系の壁面等に沈着した放射性核
種の放射能はポンプ、熱交換器、バルブ、流量計
等の機器やこれ等の機器に接続された配管の保
守、補修作業に障害を与える。放射性核種のう
ち、特にマンガン−54、コバルト−60、コバルト
−58等は生成量も多く、半減期も長いためにその
影響が大きい。 そこで、このような不具合を解消するために、
最近では、炉容器内に、ニツケル等の放射性核種
捕獲材を用いた放射性腐食生成物捕獲装置を設置
することが考えられている。この放射性腐食生成
物捕獲装置は、炉心の冷却材出口に対向させて、
つまり炉心上方へ、前記捕獲材を収容した要素を
複数配置し、炉心から流出した冷却材に上記捕獲
材を直接接触させることによつて、放射性核種を
捕獲するうにしている。 ３ 従来技術の問題 前記のような装置にあつて、効率よく放射性核
種を捕獲するには、捕獲材と冷却材との接触面積
をある程度以上にする必要があり、装置自体が大
型化する懸念がある。すなわち、実際に上記装置
を設置するには炉心の上方に高さ約30cmの空間が
必要である。したがつて、上記装置を設置するた
めには、炉心上部機構や原子炉容器を大型化しな
ければならず、原子炉プラントの建設費も増大化
する問題がある。 ４ 発明の目的 本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは核燃料棒自身に、
その核燃料棒の大型化を招くことなしに放射性核
種捕獲作用を行なわせることができ、もつて炉心
上部機構および炉容器の小型化および原子炉プラ
ントの建設費の減少化に寄与できる核燃料棒を提
供することにある。 ５ 発明の構成 本発明は、核燃料棒本体の外周面で、かつ上記
核燃料棒本体に接触する冷却材の流れ方向を基準
とした最下流端部に放射性核種捕獲用の金属線を
巻回して設けたことを特徴としている。 ６ 発明の効果 上述の構成であると、冷却材に混入した放射性
核種は、冷却材が核燃料棒本体に沿つて流れる過
程で上記核燃料棒本体の最下流端部に設けられた
金属線表面に捕獲されることになる。この場合、
炉心に装荷される核燃料棒本体は、周知のように
１集合体当り数10本から数百本と言つた具合に多
数であり、これら各核燃料本体に放射性核種捕獲
用の金属線を巻回した場合、金属線として細線を
用いると巻回部分の総表面積が非常に大きなもの
となる。また、核燃料棒本体は一般に数mm間隔に
設けられるものであり、しかも金属線の巻回部分
の表面は凹凸状をなしている。このため、上記凹
凸で流れの乱された冷却材を広い表面積を有する
金属線巻回部に接触させることてできるので、こ
の冷却材に混入している放射性核種を確実に捕獲
させることができる。したがつて、放射性核種が
中間熱交換器系まで流れ出るのを防止できるの
で、この系の保守、補修等の作業に容易化に寄与
できる。 また、核燃料棒本体の前述した最下流端部内に
は、一般的にガスプレナムが形成されている。こ
のガスプレナムの部分の外径を他の部分に較べて
小径に形成しても核燃料棒としての性能には何ら
支障を与えない。したがつて、最下流端部を他の
部分より小径に形成し、この小径部の外周に前述
した金属線を巻回することによつて核燃料棒とし
ての外形寸法は従来のものと全く同じで、また流
路も従来のものと同時に確保した状態で放射性核
種捕獲機能を発揮させることができる。つまり、
放射性核種捕獲機能を持たせたことによつて核燃
料棒本体が格別に大型化するようなこともない。
したがつて炉心上部機構や炉容器の大型化を招く
ことなく放射性核種の捕獲作用を行なわせること
ができ、結局、原子炉プラントの高価格化防止に
寄与できる。 ７ 発明の実施例 以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明
する。 図は本発明の一実施例に係る核燃料棒の要部を
取り出して示す縦断面図であり、この核燃料棒１
は、核燃料棒本体２と、この核燃料棒本体２の外
周面で、かつ上記核燃料棒本体２に接触する冷却
材Ｐの流れ方向を基準にした最下流端部３に巻回
装着された巻線層４とで構成されている。 核燃料棒本体２は薄肉のステンレス鋼等で形成
された被覆管５と、この被覆管５の上部開口を閉
塞する上部端栓６および下部開口を閉塞する下部
端栓（図示せず）と、被覆管５内に収容された燃
料ペレツト７と、この燃料ペレツト７と前記上部
端栓６との間に板体８を介して挿着され、上記上
部端栓６と燃料ペレツト７との間にガスプレナム
９を形成するスプリング１０とで構成されてい
る。そして、上記被覆管５の前記ガスプレナム９
が設けられている部分の外径は他の部分の外径よ
り小径な小径部１１に形成されている。 しかして、前記巻線層４は、放射性核種捕獲機
能を有した細い金属線、たとえばニツケル線を小
径部１１の外周にたとえば二重巻して形成された
ものとなつている。そして、上記のような構成さ
れた核燃料棒１は巻線層４の側が核燃料棒本体２
に接触しながら流れる冷却材Ｐの流れ方向を基準
にして最下流側に位置するように集合されて炉心
に装荷される。 このような構成であると、原子炉運転時には、
冷却材Ｐが図中矢印で示すように、核燃料棒１に
接触しながら流れるのであるが、この冷却材Ｐは
巻線層４の部分を通流するとき、巻線層４の表面
の凹凸によつて流れが乱される。したがつて、こ
の乱れによつて冷却材Ｐに混入している放射性核
種が確実に巻線層４の表面に接触することにな
る。巻線層４は活性の強いニツケル線で形成され
ているので、接触した放射性核種は、この巻線層
４に捕獲され、線材の内部へと拡散によつて侵透
する。そして、この場合には、巻線４の表面積を
大きくすることは線材を細くすることによつて容
易であり、また、巻線層４を核燃料棒本体２の最
下流端部に位置させていることからして、巻線層
４の外径を核燃料棒本体２の外径にほぼ合せるこ
とも容易であることからして、結局前述した効果
が得られることになる。 ８ 他の実施例 本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、放射性核種を捕獲する金属線
としてニツケル線を用いたが、ニツケル合金線、
表面にニツケルメツキが施されたステンレス鋼
線、表面にニツケルメツキが施されたニツケル合
金線又はそれ等を組合せたものであつてもよく、
さらに放射性核種を捕獲する機能を有する他の金
属材料線であつてもよい。また冷却材の流路を十
分確保できる場合には小径部を設けなくてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る核燃料棒の要部を
取り出して示す縦断面図である。 １……核燃料棒、２……核燃料棒本体、４……
巻線層、５……被覆管、７……燃料ペレツト、９
……ガスプレナム、１０……スプリング、１１…
…小径部、Ｐ……冷却材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 核燃料棒本体と、この核燃料棒本体の外周面
   で、かつ上記核燃料棒本体に接触する冷却材の流
   れ方向を基準とした最下流端部に巻回して設けら
   れた放射性核種捕獲用の金属線とを具備してなる
   ことを特徴とする核燃料棒。 ２ 前記金属線は、前記核燃料棒本体の前記最下
   流端部に設けられた小径部に巻回されてなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核燃料
   棒。 ３ 前記金属線は、ニツケル、ニツケル合金、表
   面にニツケルメツキが施されたステンレス鋼、表
   面にニツケルメツキが施されたニツケル合金の少
   くとも一種で形成されてなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の核燃料
   棒。