JPS6193983A - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents
沸騰水型原子炉用燃料集合体Info
- Publication number
- JPS6193983A JPS6193983A JP59214171A JP21417184A JPS6193983A JP S6193983 A JPS6193983 A JP S6193983A JP 59214171 A JP59214171 A JP 59214171A JP 21417184 A JP21417184 A JP 21417184A JP S6193983 A JPS6193983 A JP S6193983A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- rods
- water
- rod
- 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
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は沸騰水型原子炉（ＢＷＲＪ用燃料集合体に関し
、特に高濃縮度の長寿命燃料に適したＢＷＲ用燃料集合
体に関する。
、特に高濃縮度の長寿命燃料に適したＢＷＲ用燃料集合
体に関する。
ＢＷＲ用燃料ではその濃縮度を上げて平均取出燃焼度を
高め長寿命化することができるが、濃縮度を高めるとボ
イド係数の絶対値が増大してしまう。このボイド係数を
抑制するには燃料集合体の設計を適当にして水対ウラン
比を増加させるのが有効である。従来においても、例え
ば８×８正方格子配列の燃料集合体で６２本の燃料棒を
細径にし、２本の大径ウォーターロッドを使用するもの
、或いは９×９正方格子配列の燃料集合体で核燃料ベレ
ットに中空のものを用いたものなど、水対ウラン比を増
加させてボイド係数を改善することが行われているが、
８×８正方格子配列では水対ウラン比の増加に対して本
来的に構造上の限界があるほか、線出力が相対的に高い
ため高燃焼度におけろ燃料ペレットからの核分裂生成ガ
ス（ＦＰガス）の放出量が大きくなり、燃料棒内圧の上
昇によって被Ｗｔ、管にかかる応力が増加するという欠
点が避けられない。また中空の燃料ペレットを使う場合
も、高濃縮度にするほどペレット中心孔径を大きくする
必要があり、集合体当りのウラン量が減少するという欠
点がある。
高め長寿命化することができるが、濃縮度を高めるとボ
イド係数の絶対値が増大してしまう。このボイド係数を
抑制するには燃料集合体の設計を適当にして水対ウラン
比を増加させるのが有効である。従来においても、例え
ば８×８正方格子配列の燃料集合体で６２本の燃料棒を
細径にし、２本の大径ウォーターロッドを使用するもの
、或いは９×９正方格子配列の燃料集合体で核燃料ベレ
ットに中空のものを用いたものなど、水対ウラン比を増
加させてボイド係数を改善することが行われているが、
８×８正方格子配列では水対ウラン比の増加に対して本
来的に構造上の限界があるほか、線出力が相対的に高い
ため高燃焼度におけろ燃料ペレットからの核分裂生成ガ
ス（ＦＰガス）の放出量が大きくなり、燃料棒内圧の上
昇によって被Ｗｔ、管にかかる応力が増加するという欠
点が避けられない。また中空の燃料ペレットを使う場合
も、高濃縮度にするほどペレット中心孔径を大きくする
必要があり、集合体当りのウラン量が減少するという欠
点がある。
また高燃焼度にした燃料ではその燃料棒の軸方向の呻び
が特に問題となり、通常の燃′ｐｒ集合体と同様に燃料
棒の照射成長等による伸びをロッドスプリングで吸収す
る構造であると、高燃焼度ゆえに伸び量が多いことと、
照射によるロッドスプリングの特性劣化とによって、伸
びの吸収が不十分となるなどの欠点が避けられない。
が特に問題となり、通常の燃′ｐｒ集合体と同様に燃料
棒の照射成長等による伸びをロッドスプリングで吸収す
る構造であると、高燃焼度ゆえに伸び量が多いことと、
照射によるロッドスプリングの特性劣化とによって、伸
びの吸収が不十分となるなどの欠点が避けられない。
従って本開明で解決すべき課題は、線出力密度を低減し
て高燃焼度でのＦＰガス放出量および燃料棒内圧を小さ
くするために燃料棒の細径化と燃料集合体構成単位とし
ての燃料棒本数の増加とを高濃縮度化と同時に行うこと
ができ、且つ燃料棒の被覆管の照射成長等による比較的
大きな軸方向の伸びをロッドスプリングを用いることな
く吸収することのできるＢＷＲ用燃料集合体を提供する
ことである。
て高燃焼度でのＦＰガス放出量および燃料棒内圧を小さ
くするために燃料棒の細径化と燃料集合体構成単位とし
ての燃料棒本数の増加とを高濃縮度化と同時に行うこと
ができ、且つ燃料棒の被覆管の照射成長等による比較的
大きな軸方向の伸びをロッドスプリングを用いることな
く吸収することのできるＢＷＲ用燃料集合体を提供する
ことである。
〔問題点を解法するための手段とその作用〕本発明のＢ
ＷＲ用燃料集合体は、前述の課題を達成するために、燃
料棒とウォーターロッドを正方格子配列で束ねて上下端
をタイプレートによって支持してなる沸騰水型原子炉用
燃料集合体において、 複数本のウォーターロッドの上下端を上下タイプレート
に固定すると共に上下タイプレート間で高さ方向に間隔
をあけて複数のスペーサ格子をこれらウォーターロッド
に固定することによりスケ↑ ルトン構造体を構成し、複数の燃料棒を各スペーサ格子
に挿通してウォーターロッドと共に正方格子配列とする
と共にこれら燃料棒の下端をスケルトン構造体の下部タ
イプレートに支承せしめ、上端を軸方向移動に関して自
由な端部としたものである。
ＷＲ用燃料集合体は、前述の課題を達成するために、燃
料棒とウォーターロッドを正方格子配列で束ねて上下端
をタイプレートによって支持してなる沸騰水型原子炉用
燃料集合体において、 複数本のウォーターロッドの上下端を上下タイプレート
に固定すると共に上下タイプレート間で高さ方向に間隔
をあけて複数のスペーサ格子をこれらウォーターロッド
に固定することによりスケ↑ ルトン構造体を構成し、複数の燃料棒を各スペーサ格子
に挿通してウォーターロッドと共に正方格子配列とする
と共にこれら燃料棒の下端をスケルトン構造体の下部タ
イプレートに支承せしめ、上端を軸方向移動に関して自
由な端部としたものである。
本発明においては通常の８行８列の正方格子配列の燃ｇ
集合体（８×８燃料）に比べて細径の燃料棒により９行
９列乃至１０行１０列の正方格子配列とすることができ
る。ウォーターロッドはこれら細径燃料棒よりも大径の
ものを複数本、例えば４〜１２本用い、その上下端を上
部と下部のタイプレートにそれぞれ固定し、上下タイプ
レート間には燃料棒がウォーターロッドと共に正方格子
配列を保持てきるように高さ方向に間隔をあけてスペー
サ格子をウォーターロッドに対して固定配置する。この
上下タイブレートとウォーターロッドおよびスペーサ格
子から成る骨組構造でスケルトン構造体が構成され、こ
れが本発明の燃料集合体におけろ荷重支持構造となる。
集合体（８×８燃料）に比べて細径の燃料棒により９行
９列乃至１０行１０列の正方格子配列とすることができ
る。ウォーターロッドはこれら細径燃料棒よりも大径の
ものを複数本、例えば４〜１２本用い、その上下端を上
部と下部のタイプレートにそれぞれ固定し、上下タイプ
レート間には燃料棒がウォーターロッドと共に正方格子
配列を保持てきるように高さ方向に間隔をあけてスペー
サ格子をウォーターロッドに対して固定配置する。この
上下タイブレートとウォーターロッドおよびスペーサ格
子から成る骨組構造でスケルトン構造体が構成され、こ
れが本発明の燃料集合体におけろ荷重支持構造となる。
７２数本の細径の燃料棒（よスペーサ格子の各格子穴
に挿通され、下つ、“（１が下部タイブレードによって
支承される一方、上端は軸方向変位が自由な端部とされ
、これにより各燃料棒は軸方向に自由に呻びることがで
きるようになっている。また複数のウォーターロッドの
下部には冷却材導入孔が設けられており、炉の運転中に
おいてウォーターロッド内で沸騰が生しない程度の流量
が確保されるようになっていることは勿論である。さら
に高濃縮度化に伴う初期反応度の抑制のためにこれらウ
ォーターロッドの上端から内部に可燃性毒物含有ロッド
等を所望高さ位置にて挿入できるようにすることは好ま
しいことであり、この場合、本発明の構造によるときは
上部タイプレートの上面側で各ウォーターロッドを開口
させて、可燃性毒物含有ロンドのクラスタをその開口か
ら挿入・抜去するようにでき、燃料の燃焼初期に挿入さ
れていたクラスタを燃焼が進んで反応度が低下した中後
期に使用済燃料プール内などで抜去して再び炉心に装荷
するようにできろものである。
に挿通され、下つ、“（１が下部タイブレードによって
支承される一方、上端は軸方向変位が自由な端部とされ
、これにより各燃料棒は軸方向に自由に呻びることがで
きるようになっている。また複数のウォーターロッドの
下部には冷却材導入孔が設けられており、炉の運転中に
おいてウォーターロッド内で沸騰が生しない程度の流量
が確保されるようになっていることは勿論である。さら
に高濃縮度化に伴う初期反応度の抑制のためにこれらウ
ォーターロッドの上端から内部に可燃性毒物含有ロッド
等を所望高さ位置にて挿入できるようにすることは好ま
しいことであり、この場合、本発明の構造によるときは
上部タイプレートの上面側で各ウォーターロッドを開口
させて、可燃性毒物含有ロンドのクラスタをその開口か
ら挿入・抜去するようにでき、燃料の燃焼初期に挿入さ
れていたクラスタを燃焼が進んで反応度が低下した中後
期に使用済燃料プール内などで抜去して再び炉心に装荷
するようにできろものである。
本発明の実施例を示せば以下の通りである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図ば一部を
切欠いた縦断面図、第２図はその平面図、第３図は第１
図Ｉ［［−Ｉ綿矢視断面図、第４図は第１図ＩＶ−ＩＶ
線矢視断面図である。
切欠いた縦断面図、第２図はその平面図、第３図は第１
図Ｉ［［−Ｉ綿矢視断面図、第４図は第１図ＩＶ−ＩＶ
線矢視断面図である。
図示の実施例の燃料集合体は、１２本のウォーターロッ
ド２の上下端部をそれぞれ上部タイプレート４と下部タ
イプレート５に固定し、上下タイブレート間で９個のス
ペーサ格子３をウォーターロッド２に固定してスケルト
ン構造体となし、各スペーサ格子３の格子折目に合計８
８本の燃料棒１を押通して、各燃料棒１の下端を下部タ
イプレート５の上面に載置し、燃料棒上端はフリーにし
である。
ド２の上下端部をそれぞれ上部タイプレート４と下部タ
イプレート５に固定し、上下タイブレート間で９個のス
ペーサ格子３をウォーターロッド２に固定してスケルト
ン構造体となし、各スペーサ格子３の格子折目に合計８
８本の燃料棒１を押通して、各燃料棒１の下端を下部タ
イプレート５の上面に載置し、燃料棒上端はフリーにし
である。
燃料棒１ば通常の８×８正方格子配列のものに比べて細
径で本数も多いので平均線出力密度が例えば７０％程度
となり、これによって燃料温度を比較的低温にしてＦＰ
ガスの放出量を抑えて、高１ 燃焼度の達成を容易にし
である。一方、ウォーターロッド４は、その本数と共に
大径化されて前記水対ウラン比が例えば３０以上となる
ようにされ、集合体内に図示のように分散配置或いは図
示しないが要所に集中配置されて、内部に流通される減
速材により熱中性子束を集合体内で増加させ、中性子経
済を高めるようになっている。
径で本数も多いので平均線出力密度が例えば７０％程度
となり、これによって燃料温度を比較的低温にしてＦＰ
ガスの放出量を抑えて、高１ 燃焼度の達成を容易にし
である。一方、ウォーターロッド４は、その本数と共に
大径化されて前記水対ウラン比が例えば３０以上となる
ようにされ、集合体内に図示のように分散配置或いは図
示しないが要所に集中配置されて、内部に流通される減
速材により熱中性子束を集合体内で増加させ、中性子経
済を高めるようになっている。
例えば高濃縮化した燃料棒の一部に寿命初期の高い余剰
反応度を抑制する目的で適当な濃度で可燃性毒物を固溶
体として混入することば本発明で妨げることではない。
反応度を抑制する目的で適当な濃度で可燃性毒物を固溶
体として混入することば本発明で妨げることではない。
本発明の燃料集合体で更に炉停止余裕の悪化を避けるた
めに燃料上部領域の反応度を下げるには、大径のウォー
ターロッド２を有効に活用して、一部または全部のウォ
ーターロッド２の内部の上部領域、例えば有効長の上部
１／１２〜３／１２の領域に、ガドリニア等の可燃性毒
物を数％含むアルミナ等耐火物質入りの棒６を挿脱可能
に配置する方式が有効であり、かかる可燃性毒物入りの
棒６ば第２運転サイクル以降に除去可能にする。図示の
例ではこのために合計１２本の可燃性毒物枠 １６を
クラスタ９にとりつけて一体的に制御軸７で挿入・抜去
できるようにしである。この棒６の長さや毒物配置位置
を種々選択することにより、炉心の反応度分布の調整を
することも可能である。
めに燃料上部領域の反応度を下げるには、大径のウォー
ターロッド２を有効に活用して、一部または全部のウォ
ーターロッド２の内部の上部領域、例えば有効長の上部
１／１２〜３／１２の領域に、ガドリニア等の可燃性毒
物を数％含むアルミナ等耐火物質入りの棒６を挿脱可能
に配置する方式が有効であり、かかる可燃性毒物入りの
棒６ば第２運転サイクル以降に除去可能にする。図示の
例ではこのために合計１２本の可燃性毒物枠 １６を
クラスタ９にとりつけて一体的に制御軸７で挿入・抜去
できるようにしである。この棒６の長さや毒物配置位置
を種々選択することにより、炉心の反応度分布の調整を
することも可能である。
図示の実施例において燃料棒１は外径約１ ｃｍのジル
カロイ製被覆管内に直径約０．８ｃｍ、高さ約０．８ｃ
ｍの円筒形の核燃料ペレットを積み重ねて装填した長さ
約３８０ ｃｍの寸法仕様を持ち、ウォーターロッド２
は外径約１ 、２０ｍで内部に水が流れる構造のもので
、これらにより、厚さ約０ 、２ ａｍ 、長さ約４０
０ｃｍ、内径（対角径）約１３ｃｍのチャンネルボック
ス８内で１０×１０正方格子配列を組み。
カロイ製被覆管内に直径約０．８ｃｍ、高さ約０．８ｃ
ｍの円筒形の核燃料ペレットを積み重ねて装填した長さ
約３８０ ｃｍの寸法仕様を持ち、ウォーターロッド２
は外径約１ 、２０ｍで内部に水が流れる構造のもので
、これらにより、厚さ約０ 、２ ａｍ 、長さ約４０
０ｃｍ、内径（対角径）約１３ｃｍのチャンネルボック
ス８内で１０×１０正方格子配列を組み。
チャンネルボックス８の上端を上部クイプレー１〜４に
ネジ止めしている。またクラスタ９に取付けられた可燃
性毒物枠６は約６０〜１００ ｃｍの長さである。燃料
棒１は高燃焼度において照射成長等により大きな伸びを
生しるが、この実施例の燃料集合体では上部タイプレー
ト４の下面と燃料棒１の上端との間にこの伸びを予測し
た充分な間隙Ｘをあけてあり、各燃料棒１の上端の軸方
向の伸びを自由にしである。
ネジ止めしている。またクラスタ９に取付けられた可燃
性毒物枠６は約６０〜１００ ｃｍの長さである。燃料
棒１は高燃焼度において照射成長等により大きな伸びを
生しるが、この実施例の燃料集合体では上部タイプレー
ト４の下面と燃料棒１の上端との間にこの伸びを予測し
た充分な間隙Ｘをあけてあり、各燃料棒１の上端の軸方
向の伸びを自由にしである。
以上に述へたように、本発明によれば、複数のウォータ
ーロッドを使用することにより高濃縮度化に伴う水対ウ
ラン比を大きく且つ集合体のウラン量を大きく損しない
ような最適設計ができるだけでなく、燃料棒の照射成長
やベレットと被覆管の相互作用による燃料棒の軸方向の
伸びを確実に吸収し、燃料の曲がりを起こしたり燃料棒
に無理な力が加わったりするのを効果的に防止でき、高
燃焼度の達成に最適の構造のＢＷＲ用燃料集合体を得る
ことができるものである。
ーロッドを使用することにより高濃縮度化に伴う水対ウ
ラン比を大きく且つ集合体のウラン量を大きく損しない
ような最適設計ができるだけでなく、燃料棒の照射成長
やベレットと被覆管の相互作用による燃料棒の軸方向の
伸びを確実に吸収し、燃料の曲がりを起こしたり燃料棒
に無理な力が加わったりするのを効果的に防止でき、高
燃焼度の達成に最適の構造のＢＷＲ用燃料集合体を得る
ことができるものである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は一部を
切欠いた縦断面図、第２図はその平面図、第３図は第１
図Ｉ−Ｉ綿矢視断面図、第４図は第１図ＩＶ−ＩＶ線矢
視断面図である。 １：燃料棒、２：ウォーターロッド、３ニスペーサ格子
、４：上部タイプレート、５：下部タイプレート、６：
可燃性毒物枠、７二制御棒、８：チャンネルボックス、
９：クラスタ。
切欠いた縦断面図、第２図はその平面図、第３図は第１
図Ｉ−Ｉ綿矢視断面図、第４図は第１図ＩＶ−ＩＶ線矢
視断面図である。 １：燃料棒、２：ウォーターロッド、３ニスペーサ格子
、４：上部タイプレート、５：下部タイプレート、６：
可燃性毒物枠、７二制御棒、８：チャンネルボックス、
９：クラスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）燃料棒とウオーターロツドを正方格子配列で束ねて
上下端をタイプレートによつて支持してなる沸騰水型原
子炉用燃料集合体において、複数本のウオーターロツド
の上下端を上下タイプレートに固定すると共に上下タイ
プレート間で高さ方向に間隔をあけて複数のスペーサ格
子をこれらウオーターロツドに固定してなるスケルトン
構造体を備え、複数の燃料棒を各スペーサ格子に挿通し
てウオーターロツドと共に正方格子配列とすると共にこ
れら燃料棒の下端をスケルトン構造体の下部タイプレー
トに支承せしめ、上端を軸方向移動に関して自由な端部
としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。 ２）ウオーターロツドが内部に可燃性毒物含有固形物質
を備え、スケルトン構造体を解体せずともこの可燃性毒
物含有固形物質の装填・取出しができるようにウオータ
ーロツド上端部が上部タイプレート上面側で開口してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の沸騰
水型原子炉用燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59214171A JPS6193983A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59214171A JPS6193983A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6193983A true JPS6193983A (ja) | 1986-05-12 |
Family
ID=16651409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59214171A Pending JPS6193983A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6193983A (ja) |
-
1984
- 1984-10-15 JP JP59214171A patent/JPS6193983A/ja active Pending
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