JPS6211193A - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
- Publication number
- JPS6211193A JPS6211193A JP60149182A JP14918285A JPS6211193A JP S6211193 A JPS6211193 A JP S6211193A JP 60149182 A JP60149182 A JP 60149182A JP 14918285 A JP14918285 A JP 14918285A JP S6211193 A JPS6211193 A JP S6211193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pellet
- fuel
- fission product
- blanket
- cladding tube
- 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
- Glass Compositions (AREA)
- Catalysts (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〉
本発明は高速増殖炉の核燃料要素に関するものである。
〈従来の技術〉
高速増殖炉用の核燃料要素は、通常、上部または下部、
あるいはその両方に核分裂生成ガスを収容し、燃料要素
内圧を許容値以下に抑えるためのガスプレナムを有する
構造となっている。放出される核分裂生成ガスは上部ガ
スプレナム型の燃料要素では、燃料ペレット−被覆管ギ
ャップ部を充たした後、上部ガスプレナムに移動する。
あるいはその両方に核分裂生成ガスを収容し、燃料要素
内圧を許容値以下に抑えるためのガスプレナムを有する
構造となっている。放出される核分裂生成ガスは上部ガ
スプレナム型の燃料要素では、燃料ペレット−被覆管ギ
ャップ部を充たした後、上部ガスプレナムに移動する。
また下部ガスプレナム型の燃料要素においても、核分裂
生成ガスは、燃料ペレット−被覆管ギャップ部を通過し
た後下部ガスプレナムに到達する移動経路をとる。
生成ガスは、燃料ペレット−被覆管ギャップ部を通過し
た後下部ガスプレナムに到達する移動経路をとる。
しかして、従来の下部ガスプレナム型の燃料要素におい
ては、被覆管内に充填した中空の炉心ペレット及び下部
ブランケットの下端は、多数の孔を穿設した円板状のス
ペーサにより下方より支持され、このスペーサは被覆管
内側面の突起等により上記被覆管に係止され、その下方
に下部ガスプレナムが設けられている。
ては、被覆管内に充填した中空の炉心ペレット及び下部
ブランケットの下端は、多数の孔を穿設した円板状のス
ペーサにより下方より支持され、このスペーサは被覆管
内側面の突起等により上記被覆管に係止され、その下方
に下部ガスプレナムが設けられている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
高速増殖炉燃料は高線出力及び高温条件（ペレット最高
温度、２３００℃〜２６００℃）下で使用されるため、
ｘｅ、Ｋｒを主成分とする核分裂生成ガスの放出率が大
きくなり、初期にはＨｅが充填されている、燃料ペレッ
ト−被覆管間ギ・ヤップ部への、熱伝導率の低いＸｓ、
Ｋｒ （Ｈｅの熱伝導率の１／３〜１／１５）の混入が
ギャップ熱伝導率の低下を招き、燃料ペレット最高温度
を押し上げることが設計上の問題となっている。
温度、２３００℃〜２６００℃）下で使用されるため、
ｘｅ、Ｋｒを主成分とする核分裂生成ガスの放出率が大
きくなり、初期にはＨｅが充填されている、燃料ペレッ
ト−被覆管間ギ・ヤップ部への、熱伝導率の低いＸｓ、
Ｋｒ （Ｈｅの熱伝導率の１／３〜１／１５）の混入が
ギャップ熱伝導率の低下を招き、燃料ペレット最高温度
を押し上げることが設計上の問題となっている。
また、この燃料ペレットの温度上昇が核分裂生成ガスの
放出を促進し、それがまた燃料ペレットの温度上昇につ
ながるという現象（サーマルフィードバックと呼ばれて
いる）の存在も問題となっている。
放出を促進し、それがまた燃料ペレットの温度上昇につ
ながるという現象（サーマルフィードバックと呼ばれて
いる）の存在も問題となっている。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものである。
しかして、燃料要素において、炉心ペレット内に生成し
た核分裂生成ガス（８０〜９０％がＸｓ。
た核分裂生成ガス（８０〜９０％がＸｓ。
残りの大部分がＫｒ）は特に燃料ペレットの約１５００
℃以上の高温領域では顕著に放出される。
℃以上の高温領域では顕著に放出される。
燃料ペレットにはクラックが生じることや、ペレット間
には僅かながら間隙が存在することから、核分裂生成ガ
スのごとく一部はペレット−被覆管ギャップ部にも放出
されるが、放出が顕著となるペレットの約１５００℃以
上の高温領域ではペレット内のクラックやペレット境界
部が癒着（ｈｅａｌｉｎｇと呼ばれている）することが
知られており、かつ、この様な高温領域では核分裂生成
ガスの気泡は低温側より高温側、即ちペレット軸心中空
孔側に移動することから、放出される核分裂生成ガスの
大部分は中空孔内に放出されることになる。
には僅かながら間隙が存在することから、核分裂生成ガ
スのごとく一部はペレット−被覆管ギャップ部にも放出
されるが、放出が顕著となるペレットの約１５００℃以
上の高温領域ではペレット内のクラックやペレット境界
部が癒着（ｈｅａｌｉｎｇと呼ばれている）することが
知られており、かつ、この様な高温領域では核分裂生成
ガスの気泡は低温側より高温側、即ちペレット軸心中空
孔側に移動することから、放出される核分裂生成ガスの
大部分は中空孔内に放出されることになる。
上記原理を利用して、本発明では、下部ガスプレナムを
有し、炉心ペレット及び下部ブランケットに中空ペレッ
トを採用した燃料要素において、核分裂生成ガスの下部
ガスプレナムへの移動路を確保し、下部ガスプレナム内
でのＨｅガスと核分裂生成ガスの置換を円滑に進行され
得る構造を有する燃料スタック下部支持スペーサを使用
した核燃料要素を提供せんとするものである。
有し、炉心ペレット及び下部ブランケットに中空ペレッ
トを採用した燃料要素において、核分裂生成ガスの下部
ガスプレナムへの移動路を確保し、下部ガスプレナム内
でのＨｅガスと核分裂生成ガスの置換を円滑に進行され
得る構造を有する燃料スタック下部支持スペーサを使用
した核燃料要素を提供せんとするものである。
く問題点を解決するための手段〉
そのなめ、本発明の核燃料要素は、その構成を、被覆管
内上端に配設したスプリング下方に、中実の上部ブラン
ケットペレットと、これに連続して軸心が中空孔の炉心
ペレット及び下部ブランケットペレットと、その下方に
下部プレナムを配した燃料要素において、上記下部ブラ
ンケットペレット下端に、軸心が核分裂生成ガス導入官
で、その上部外周が上記被覆管内径に嵌合する本体部で
ある、燃料スタック下部支持スペーサを設け、上記本体
部には、上下に通じる流通路を設け、上記本体部下端を
被覆管内面側に突出した突起により係止するようにした
ものである。
内上端に配設したスプリング下方に、中実の上部ブラン
ケットペレットと、これに連続して軸心が中空孔の炉心
ペレット及び下部ブランケットペレットと、その下方に
下部プレナムを配した燃料要素において、上記下部ブラ
ンケットペレット下端に、軸心が核分裂生成ガス導入官
で、その上部外周が上記被覆管内径に嵌合する本体部で
ある、燃料スタック下部支持スペーサを設け、上記本体
部には、上下に通じる流通路を設け、上記本体部下端を
被覆管内面側に突出した突起により係止するようにした
ものである。
く作 用〉
燃料ペレットから放出された核分裂生成ガスの密度（Ｘ
ｅ： ５．９０ｇ／Ｉ、Ｋｒ： ３，７４ｇ／ｌ、
ａｔＯ℃、ｌａｔｍ）はＨｅの密度（０゜１７９ｇ／ｊ
、ａｔ２０℃、ｌａｔｍ）に比べるとはるかに大きいた
め、第１図に示す燃料ペレット軸心中空孔５内を鉛直下
方に移動し、燃料スタック下部支持スペーサ８の軸心に
設けられた、核分裂生成ガス導入管９を通過して下部ガ
スプレナム１０下方に滞留する。
ｅ： ５．９０ｇ／Ｉ、Ｋｒ： ３，７４ｇ／ｌ、
ａｔＯ℃、ｌａｔｍ）はＨｅの密度（０゜１７９ｇ／ｊ
、ａｔ２０℃、ｌａｔｍ）に比べるとはるかに大きいた
め、第１図に示す燃料ペレット軸心中空孔５内を鉛直下
方に移動し、燃料スタック下部支持スペーサ８の軸心に
設けられた、核分裂生成ガス導入管９を通過して下部ガ
スプレナム１０下方に滞留する。
これにより、放出される核分裂生成ガスのペレット−被
覆管ギャップ部への移動を低く抑えられ、特に燃料初期
におけるギャップ熱伝達率の大幅低下を避けることがで
きるから、その結果として燃料ペレット温度の上昇とそ
れに伴う核分裂生成ガスの追加放出（サーマルフィード
バック）の抑止が可能となる。
覆管ギャップ部への移動を低く抑えられ、特に燃料初期
におけるギャップ熱伝達率の大幅低下を避けることがで
きるから、その結果として燃料ペレット温度の上昇とそ
れに伴う核分裂生成ガスの追加放出（サーマルフィード
バック）の抑止が可能となる。
この他、被覆管内面腐食の原因になるとされているＣｓ
、Ｔｅ、Ｉ等の揮発性の核分裂生成物の挙動は核分裂生
成ガスの挙動と比較的似ていることから、これらの揮発
性核分裂生成物を下部ガスプレナムに導入し１、ペレッ
ト−被覆管ギャップ部への移動を抑えることにより、被
覆管内面腐食を低減化することができる。
、Ｔｅ、Ｉ等の揮発性の核分裂生成物の挙動は核分裂生
成ガスの挙動と比較的似ていることから、これらの揮発
性核分裂生成物を下部ガスプレナムに導入し１、ペレッ
ト−被覆管ギャップ部への移動を抑えることにより、被
覆管内面腐食を低減化することができる。
〈実施例〉
以下、添付図に基づいて本発明の詳細な説明する。
第１図（ａ）は本発明の燃料要素の一実施例を示す縦断
面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、
第１図（ｃ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、第１図
（ｄ）は第１図（ａ）のＣ−Ｃｍ断面図、第２図（ａ）
は本発明の核燃料要素の他の実施例の燃料スタック下部
支持スペーサを示す平面図、第２図（ｂ）は同縦断面図
、第２図（Ｃ）は同上方斜視図、第２図（ｄ）は同下方
斜視図である。
面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、
第１図（ｃ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、第１図
（ｄ）は第１図（ａ）のＣ−Ｃｍ断面図、第２図（ａ）
は本発明の核燃料要素の他の実施例の燃料スタック下部
支持スペーサを示す平面図、第２図（ｂ）は同縦断面図
、第２図（Ｃ）は同上方斜視図、第２図（ｄ）は同下方
斜視図である。
１は上部端栓、２はスプリング、３は被覆管、４は上記
ブランケットペット、６及び７はそれぞれ軸心に中空孔
５を有する炉心ペレット及び下部ブランケットペレット
、８は突起１２により係止された燃料スタック下部支持
スペーサで、上記上部ブランケットペレット４は核分裂
生成ガスが上部に逃げないよう中実となっている。上記
上部ブランケット４、炉心ペレット６及び下部ブランケ
ットペレット７はスプリング２と燃料スタック下部支持
スペーサ８間に弾発支持される。上記燃料スタック下部
支持スペーサ８軸心の核分裂生成ガス導入管９は下部ガ
スプレナム１０内に突出しており、この下部ガスプレナ
ム１０下端は下部端栓により閉塞されている。
ブランケットペット、６及び７はそれぞれ軸心に中空孔
５を有する炉心ペレット及び下部ブランケットペレット
、８は突起１２により係止された燃料スタック下部支持
スペーサで、上記上部ブランケットペレット４は核分裂
生成ガスが上部に逃げないよう中実となっている。上記
上部ブランケット４、炉心ペレット６及び下部ブランケ
ットペレット７はスプリング２と燃料スタック下部支持
スペーサ８間に弾発支持される。上記燃料スタック下部
支持スペーサ８軸心の核分裂生成ガス導入管９は下部ガ
スプレナム１０内に突出しており、この下部ガスプレナ
ム１０下端は下部端栓により閉塞されている。
燃料スタック下部支持スペーサ８は第１図（Ｃ）に示す
歯車状の本体部８ａと核分裂生成ガス導入管９とにより
構成され、これらは溶接固定される。また、燃料スタッ
ク下部支持スペーサ８はその本体部８ａが被覆管３の全
周にわたり、内面側に押し出された形で設けられた支持
スペーサ固定用突起１２と接触することにより係止され
る。この接触位置において、燃料スタック下部支持スペ
ーサ８と突起９との間には気体の流通路を確保する。
歯車状の本体部８ａと核分裂生成ガス導入管９とにより
構成され、これらは溶接固定される。また、燃料スタッ
ク下部支持スペーサ８はその本体部８ａが被覆管３の全
周にわたり、内面側に押し出された形で設けられた支持
スペーサ固定用突起１２と接触することにより係止され
る。この接触位置において、燃料スタック下部支持スペ
ーサ８と突起９との間には気体の流通路を確保する。
第２図は他の実施例を示すが、この実施例では核分裂生
成ガス導入管９の下端部が閉じられ、導入管側孔１５が
設けられていることにより、ペレット破片の直接落下を
防止でき、また、本体部８ａの上部における上部側孔１
３と、下部における下部側孔１４により流通路を形成す
ると共に、これらの側孔の存在により落下物による核分
裂生成ガス移動路１６の閉塞は生じない。燃料スタック
下部支持スペーサ８の固定は、第１図とｎ様、支持スペ
ーサ固定用の突起１２（第１図）による。
成ガス導入管９の下端部が閉じられ、導入管側孔１５が
設けられていることにより、ペレット破片の直接落下を
防止でき、また、本体部８ａの上部における上部側孔１
３と、下部における下部側孔１４により流通路を形成す
ると共に、これらの側孔の存在により落下物による核分
裂生成ガス移動路１６の閉塞は生じない。燃料スタック
下部支持スペーサ８の固定は、第１図とｎ様、支持スペ
ーサ固定用の突起１２（第１図）による。
〈発明の効果〉
以上詳細に説明した本発明の核燃料要素は、燃料ペレッ
ト−被覆管ギャップ部への核分裂生成ガスの放出量を小
さく抑え、ギャップ熱伝達率の低下とこれに伴う燃料ペ
レットの温度上昇を抑制することができる。
ト−被覆管ギャップ部への核分裂生成ガスの放出量を小
さく抑え、ギャップ熱伝達率の低下とこれに伴う燃料ペ
レットの温度上昇を抑制することができる。
また、核分裂生成ガスの放出−燃料温度の上昇−核分裂
生成ガスの放出といった悪循環（サーマルフィードバッ
ク）の発生を防止する乙とができる。これにより、燃料
温度に関して設計上の安全裕度が大きくなるとともに燃
料の性能向上を実現できる。
生成ガスの放出といった悪循環（サーマルフィードバッ
ク）の発生を防止する乙とができる。これにより、燃料
温度に関して設計上の安全裕度が大きくなるとともに燃
料の性能向上を実現できる。
さらに、核分裂生成ガスと同様に被覆管内面腐食の原因
となる揮発性核分裂生成物についても、燃料ペレット−
被覆管ギャップ部への移動を抑制できることから、被覆
管内面腐食量の低減効果も期待できる。
となる揮発性核分裂生成物についても、燃料ペレット−
被覆管ギャップ部への移動を抑制できることから、被覆
管内面腐食量の低減効果も期待できる。
第１図（ａ）は本発明の核燃料要素の一実施例を示す縦
断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
、第１図（ｃ）は第１図（、）のＢ−Ｂ線断面図、第１
図（ｄ）は第１図（ａ） （７）Ｃ−Ｃ１ｓ断面図、第
２図（ａ）は本発明の核燃料要素の他の実施例の燃料ス
タック下部支持スペーサを示す平面図、第２図（ｂ）は
同縦面図、第２図（ｃ）は同、上方斜視図、第２図（ｄ
）は同、下方斜視図である。 １・・・上部端栓、２・・スプリング、３・・・被１管
、４・・上部ブランケットペレット、５ ・軸心中空孔
、６・・・炉心ペレット、７・・・下部ブランケットペ
レット、 ８・・・燃料スタック下部支持スペーサ、８ａ・・本体
部、９・・・核分裂生成ガス導入管、１０・・・下部ガ
スプレナム、１１・・・下部端栓、１２・・・突起、１
３・・・上部側孔、１４・・・下部側孔、１５・・・導
入管側孔、１６・・・核分裂生成ガス移！ｌ１Ｉｌ路特
許出願人 三菱原子カニ業株式会社ゴｔ２）之 ＜ｂ ） （ｔ＞
断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
、第１図（ｃ）は第１図（、）のＢ−Ｂ線断面図、第１
図（ｄ）は第１図（ａ） （７）Ｃ−Ｃ１ｓ断面図、第
２図（ａ）は本発明の核燃料要素の他の実施例の燃料ス
タック下部支持スペーサを示す平面図、第２図（ｂ）は
同縦面図、第２図（ｃ）は同、上方斜視図、第２図（ｄ
）は同、下方斜視図である。 １・・・上部端栓、２・・スプリング、３・・・被１管
、４・・上部ブランケットペレット、５ ・軸心中空孔
、６・・・炉心ペレット、７・・・下部ブランケットペ
レット、 ８・・・燃料スタック下部支持スペーサ、８ａ・・本体
部、９・・・核分裂生成ガス導入管、１０・・・下部ガ
スプレナム、１１・・・下部端栓、１２・・・突起、１
３・・・上部側孔、１４・・・下部側孔、１５・・・導
入管側孔、１６・・・核分裂生成ガス移！ｌ１Ｉｌ路特
許出願人 三菱原子カニ業株式会社ゴｔ２）之 ＜ｂ ） （ｔ＞
Claims (1)
- 被覆管内上端に配設したスプリング下方に、中実の上部
ブランケットペレットと、これに連続して軸心が中空孔
の炉心ペレット及び下部ブランケットペレットと、その
下方に下部プレナムを配した燃料要素において、上記下
部ブランケットペレット下端に、軸心が核分裂生成ガス
導入管で、その上部外周が上記被覆管内径に嵌合する本
体部である、燃料スタック下部支持スペーサを設け、上
記本体部には、上下に通じる流通路を設け、上記本体部
下端を被覆管内面側に突出した突起により係止したこと
を特徴とする核燃料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60149182A JPS6211193A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60149182A JPS6211193A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 核燃料要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6211193A true JPS6211193A (ja) | 1987-01-20 |
Family
ID=15469589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60149182A Pending JPS6211193A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6211193A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0382994A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Hitachi Ltd | 高速炉用燃料集合体及び高速炉の炉心並びに高速炉用燃料棒 |
-
1985
- 1985-07-09 JP JP60149182A patent/JPS6211193A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0382994A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Hitachi Ltd | 高速炉用燃料集合体及び高速炉の炉心並びに高速炉用燃料棒 |
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