JPS62106391A - 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
JPS62106391A
JPS62106391A JP60246382A JP24638285A JPS62106391A JP S62106391 A JPS62106391 A JP S62106391A JP 60246382 A JP60246382 A JP 60246382A JP 24638285 A JP24638285 A JP 24638285A JP S62106391 A JPS62106391 A JP S62106391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gadolinia
fuel
rods
reactivity
group
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
Application number
JP60246382A
Other languages
English (en)
Inventor
宏司 平岩
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Nippon Atomic Industry Group Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60246382A priority Critical patent/JPS62106391A/ja
Publication of JPS62106391A publication Critical patent/JPS62106391A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は沸騰水型原子炉(BWR)用燃料集合体に関し
、ざらに詳しくは燃料経済性向上のために核燃料の濃縮
度を増加した場合にも種々の問題を生ずることなく適用
することのできる沸騰水型原子炉用燃料集合体に関する
[発明の技術的背景とその問題点] BWR用燃料東合体は一般に核燃料を装荷した通常の燃
料棒とそれに可燃性毒物を混入した可燃性毒物入り燃料
棒(以下「ガドリニア棒」という)とが規則的に配列し
た構成を有している。このうちガドリニア棒は炉心の反
応度特性および熱特性を制御する目的で使用されるが、
その際良好な運転特性が得られるようにガドリニア棒の
本数およびその1本当りの可燃性毒物(以下「ガドリニ
ア」という)の濃度はおよそ次の4項目を満足するよう
に決定されている。
■所定の期間の運転が可能であり、かつその運転期間中
の余剰反応度が適切な値であり、その燃焼変化が十分で
あること。
■運転サイクル末期(EOC)において反応度抑制物質
が炉心に存在しないこと。すなわちEOCにおいて制御
棒が全引ぎ扱きとなり、かつガドリニアの反応度価値が
ほとんどなくなっていること。
■停止余裕を満足すること。
■熱的制限条件を満足すること。
特に■および■の設計の考え方を燃料集合体の無限増倍
率(K、)の燃焼変化と炉心の実効増倍率(Ken)の
燃焼変化の関係から説明すると次のとおりである。
運転1111間に対応する1運転サイクルの増分燃焼度
(サイクル燃焼度)をEcとした場合 iサイクル炉心
に滞在した燃料の平均的な燃焼度Eiはほぼ次のように
表される。
Ei=i−Ec またEiに対応したに、:I)の燃焼変化は例えば第1
0図の実線Aに示すようになる。実線AにおいてKo以
外、すなわちに+以降のに+は、ガドリニアがない場合
の燃料のK。0(一点鎖線B)と一致している。
設計条件■を満足するためには運転サイクル初期(BO
C)において適切な余剰反応度ΔKがあり、EOCにお
いて余剰反応度が無くなる必要がある。このための条件
を示すと次のようになる。
=1.0+ΔK ・・・ (a) ここでPは中性子が炉心から洩れない確率。またnは燃
料取替バッチ数、BOC,EOCは炉心の状態を示す。
この条件はガドリニア棒の本数、ガドリニア濃度および
燃料取替バッチ数nを調整することによって満足するこ
とができる。具体的にはBOCでのガドリニア棒1本あ
たりのガドリニアの反応度価値がその本数に比例し、ま
たその反応度価値が消滅する燃焼度点がガドリニアの濃
度に比例するという特性を利用して本数と濃度を決定す
れば、(a )  (b )式を満足するK。0の燃焼
特性を得ることができる。
このようにして設計されたガドリニア入り燃料集合体は
炉心に装荷された状態で条件■■を満足できなければな
らないが、従来の運転条件、例えば燃料取換え割合が約
30%、平均濃縮度約3平旦%、運転期間12ケ月程度
である場合には充分に■■を満足することが可能であっ
た。
しかしながら近年燃料経済性向上の見地から、取出燃焼
度増加を目的に濃縮度を増加することが検討されるよう
になった。この場合にも前述したようにガドリニア棒の
カドリニア濃度と本数を調整して条件■および■を満足
する燃料集合体の設計が原理的に可能であるが、一般に
沸騰水型原子炉では濃縮度の増加に伴ないボイドのもつ
反応度価値が増加し、停止時反応度(低温時反応度)が
濃縮度の増加にほぼ比例して大きくなり、その結果低温
時のKeffが次第に大きくなってくる。特に従来設計
ではEOCにおいては中性子スペクトルを硬化してボイ
ド反応度係数を減少させる効果のあるガドリニアが消滅
しているので、濃縮度の増加がそのまま低温時のK e
rrの増加となり、炉停止余裕の減少となって現れてく
る。以上の理由から、燃料集合体の平均濃縮度を増加さ
せていくと次第に炉停止余裕が減少してその制限値から
はずれ、高濃縮度の設計が不可能となってしまう。
[発明の目的] 本発明は以上のような濃縮度の増加にともなう問題に対
処してなされたもので、その目的は高濃縮度燃料を用い
ても経済性をそこなうことなく充分な炉停止余裕が得ら
れるという特性を有する沸騰水型原子炉用燃料集合体を
提供することにある。
[発明の概要] すなわち本発明は複数の燃料棒が規則的に配置されてい
る沸騰水型原子炉用燃料集合体において、可燃性毒物濃
度の異なる2種類以上の可燃性汚物入り燃料棒を有し、
これらが可燃性毒物濃度にしたがって第1グループおよ
び第2グループに分けられ、該第1グループの可燃性毒
物反応度価値が定格出力運転1サイクルで無くなり該第
2グループの可燃性毒物反応度価値が定格出力運転1サ
イクル以上持続するように各グループの可燃性毒物濃度
が調整されていることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃
料集合体に関する。
上記二つのグループは第1のグループが第2のグループ
の外側になるように配置されているのが好ましい。
「発明の実施例コ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を説明する燃料集合体の燃料
棒配置図である。第1図において燃料集合体5には燃料
棒1.2.3 (うち1.2はガドリニア棒)が8行8
列に配列されており、その中心部の対角線位置に2本の
ウォーターロッド4が配列されている。6は制御棒であ
る。これらの燃料棒のうち10本のガドリニア棒1は互
いに隣接を避けながら外側から2列目に配置され、6本
のガドリニア棒2は3列目に配置され、計16本のガド
リニア棒が配置されている。ガドリニア棒2のガドリニ
アa度はガドリニア棒1のガドリニア濃度より大きくな
っている。本実施例ではガドリニア捧1の反応度効果が
E】で消滅し、ガドリニア棒2の反応度効果がE2で消
滅するように各濃度が調整されていて、ガドリニア棒2
の濃度がガドリニア棒1の濃度の1.5倍になっている
この実施例によるKl:x)の燃焼変化を第2図に示す
。第2図に示されるように未燃焼時でK。がKo、1運
転サイクル相当の燃焼度E1でK。かに1.2運転サイ
クル相当の燃焼度E2でK11x、かに2となっている
。ガドリニア棒1の反応度が燃焼度E1で消滅し、ガド
リニア棒2の反応度が燃焼度E2で消滅するように各ガ
ドリニア濃度が設定されている。一点鎖線りはガドリニ
ア棒1,2のガドリニアがないとして求めたに、:X3
である。一点鎖線Eはガドリニア棒1のガドリニアが無
いとした場合の値である。ガドリニアの反応度価値の燃
焼変化を第3図に示す。第3図に示されるようにガドリ
ニア棒1の場合、実線Eで示されるように反応度が燃焼
度E1で無くなっている。またガドリニア棒2では実線
Gで示されるように反応度は燃焼度E2で無くなってい
る。この2つの反応度のかさね合わせは実線Hとなり、
実線Hを第2図の一点鎖線りと重ねると実arcが得ら
れる。
次に本発明の作用について説明する。
一般に燃料集合体の燃料配列外周部ではそれより内部の
位置に比較して出力が大きいことからガドリニアが減少
する速度が大き゛くなっている。したがっである燃焼度
までガドリニアの反応度価値を持続させる場合、内部に
位置するガドリニア棒では外周部に位置するものより濃
度を小さくできる利点がある。本実施例の場合、E2ま
でガドリニア反応度価値を分担するガドリニア棒2のガ
ドリニア濃度は、El までガドリニア反応度価値を分
担するガドリニア棒1の1.5倍になっているのは以上
の理由による。
このように設計された燃料集合体のに0は条件式<a)
を満足しており、余剰反応度の燃焼度変化を示す第4図
の実線Iに示すように運転サイクル初期には充分な余剰
反応度があり、その燃焼変化は平坦である(第4図にお
いて破線Jは従来設計燃料の余剰反応度燃焼変化)。ま
たEOCにおいてはガドリニアがあるためスペクトルが
硬化し、ボイド反応度価値が従来設計より小ざくなって
いる。そのため冷態時の反応度が従来設計の場合より低
く押えられ、炉停止余裕も第5図に示されるように改善
されていることがわかる。
第5図において実線には本発明の設計による炉停止余裕
であり、破線りは従来設計による炉停止余裕である。そ
の結果本発明では従来より高い濃縮度の燃料を設計する
ことが可能となった。また従来設計では余剰反応度を1
サイクル経過燃料のみにより制御しているのに対し、本
実施例では2サイクル経過燃料によっても制御しており
その結果従来設計よりガドリニア入り燃料棒の本数を減
らすことが可能となる。そのため燃料棒の濃縮度分布設
計の融通性および燃料集合体の熱的特性が向上している
第6図に本発明の別の実施例を示す。第6図に示す燃料
集合体の燃料棒配置は、ガドリニア棒1の配置は第1図
のそれと同じであるが、ガドリニア棒2の配置は第1図
の6本のガドリニア棒2のうち制御棒より遠い位置の2
本をとり除いである。
上記の第1の実施例では無限増倍率の燃焼度変化を第2
図に示すようにに+ =に2としていたが第1実施例よ
り濃縮度が低く炉停止余裕が充分大きい場合には、Kb
の値を少し上昇させてKl >K2とし、第7図に示す
ような無限増倍率曲線Mとすることができる。本実施例
ではガドリニア棒2の本数を2本減らして4本とし、そ
れによってKbを増加させて無限増倍率面1mMを得て
いる。
さらに第8図に第3の実施例を示す。この実施例では第
1図の例と各同数のガドリニア棒1および2が使用され
ているが、配置装置が異なっている。この配列によって
も第1実施例と同一の効果が得られる。
第9図にさらに別の第4の実施例を示す。本実施例では
ガドリニア棒1を8本、ガドリニア棒2を2本としてい
る。このように運転条件の変化に応じてガドリニア捧の
本数を調整することができる。
[発明の効果コ 以上説明したように本発明の燃料集合体によれば炉停止
余裕を確保しながら濃縮度の高い燃料を用いることがで
きるので、安全性を確保しながら取出し燃焼度を増加さ
せることができ、燃料経済性を向上させることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明する燃料集合体の燃料
棒配置図、第2図は第1図の燃料集合体における無限増
倍率の燃焼変化を示した図、第3図は第1図の燃料集合
体におけるガドリニアの反応度価値の燃焼変化を示した
図、第4図は本発明の設計による燃料と従来設計による
燃料とのそれぞれの余剰反応度の燃焼変化を示した図、
第5図は本発明の設計による燃料と従来設計による燃料
とのそれぞれの炉停止余裕の燃焼変化を示した図、第6
図は本発明の他の実施例を説明する燃料集合体の燃料棒
配置図、第7図は第6図の燃料集合体における無限増倍
率の燃焼変化を示した図、第8〜9図はそれぞれ本発明
の他の実施例を説明する燃料集合体の燃料棒配置図、第
10図は従来の燃料集合体における無限増倍率の燃焼変
化を示した図である。 1・・・第1グループの可燃性毒物入り燃料棒2・・・
第2グループの可燃性毒物入り燃料棒3・・・通常の燃
料棒 4・・・ウォーターロッド 5・・・燃料集合体 6・・・制御棒 (8733)代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ほか1
名) 第1図 OEI            E2 史′!!1蜆度 第3図 第4図 第5図 Q      l:、     E2     E3 
 ’   E4     ES煙煙度 第8図 第9図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の燃料棒が規則的に配置されている沸騰水型
    原子炉用燃料集合体において、可燃性毒物濃度の異なる
    2種類以上の可燃性毒物入り燃料棒を有し、これらが可
    燃性毒物濃度にしたがって第1グループおよび第2グル
    ープに分けられ、該第1グループの可燃性毒物反応度価
    値が定格出力運転1サイクルで無くなり該第2グループ
    の可燃性毒物反応度価値が定格出力運転1サイクル以上
    持続するように各グループの可燃性毒物濃度が調整され
    ていることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。
  2. (2)第1グループの可燃性毒物入り燃料棒が第2グル
    ープの可燃性毒物入り燃料棒配列の外側に配置されてい
    る特許請求の範囲第1項記載の沸騰水型原子炉用燃料集
    合体。
JP60246382A 1985-11-05 1985-11-05 沸騰水型原子炉用燃料集合体 Pending JPS62106391A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60246382A JPS62106391A (ja) 1985-11-05 1985-11-05 沸騰水型原子炉用燃料集合体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60246382A JPS62106391A (ja) 1985-11-05 1985-11-05 沸騰水型原子炉用燃料集合体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62106391A true JPS62106391A (ja) 1987-05-16

Family

ID=17147707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60246382A Pending JPS62106391A (ja) 1985-11-05 1985-11-05 沸騰水型原子炉用燃料集合体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62106391A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019128233A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 株式会社東芝 軽水炉の運転計画方法、軽水炉燃料の運用方法、軽水炉燃料集合体、および軽水炉炉心
US10943703B2 (en) 2017-02-09 2021-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10943703B2 (en) 2017-02-09 2021-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor
JP2019128233A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 株式会社東芝 軽水炉の運転計画方法、軽水炉燃料の運用方法、軽水炉燃料集合体、および軽水炉炉心

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2915200B2 (ja) 燃料装荷方法及び原子炉炉心
JPS623916B2 (ja)
JPS62106391A (ja) 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JP3124046B2 (ja) 軽水炉の燃料集合体群
JP3080663B2 (ja) 原子炉初装荷炉心の運転方法
JP2972917B2 (ja) 燃料集合体
JPS6228437B2 (ja)
JP2563287B2 (ja) 原子炉用燃料集合体
JPS59147295A (ja) 燃料集合体
JP3318193B2 (ja) 燃料装荷方法
JPS61254887A (ja) 圧力管型原子炉用燃料集合体
JPS6335440Y2 (ja)
JP4308940B2 (ja) 燃料集合体
JP3115392B2 (ja) 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JP2852101B2 (ja) 原子炉の炉心及び燃料の装荷方法
JPS6244683A (ja) 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JPH0331794A (ja) 沸騰水型原子炉
JPH0557557B2 (ja)
JPS63233395A (ja) 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JP2525802B2 (ja) 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JPS6133156B2 (ja)
JP2000098074A (ja) 原子炉炉心とその運転方法並びに燃料集合体
JPH0972982A (ja) 沸騰水型原子炉用取替燃料集合体ペア
JPS61218991A (ja) 高燃焼度用燃料集合体
JPH06160567A (ja) 燃料集合体