JPS62182694A - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents

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〕 本発明は横断面熱中性子束分布が均一であるような沸騰
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〕 従来の沸騰水型原子炉（以下ｒＢＷＲＪと記す）用燃料
集合体の横断面図を第４図に示す。第４図に示されるよ
うに、従来のＢＷＲ用燃料集合体はチャンネルボックス
ｌｌ内に複数の燃料棒１２およびウォータロッド１３が
格子状に配列して構成されている。そしてこれが炉心に
装荷されると、炉心横断面内で６インチ×６インチの空
間を占め、チャンネルボックスの内側空間１４に沸騰水
が流れチャンネルボックスの外側空間１５に非沸騰水が
流れるようになっている。第４図において燃料棒１２の
円内の数字は核燃料濃縮度分布を示す燃料棒番号。

Ｇは可燃性毒物入り燃料棒である。またチャンネルボッ
クス１１の外側では炉の反応度を抑制するために十字型
制御棒１６が挿出入されるようになっている。

このように従来のＢＷＲ用燃料集合体では、チャンネル
ボックス１１によって冷却水領域が沸騰水領域（内側空
間１４）と非沸騰水領域（外側空間１５）とに分かれて
おり、非沸騰水領域では中性子減速効果が大きいので、
燃料集合体断面における熱中性子束の大きさはこの非沸
騰水領域に近い周辺部はど大となっている。したがって
燃料集合体断面における核燃料の濃縮度分布が均一であ
ると、周辺部の出力が高くなって、出力分布が平坦化し
なくなるので、第４図に示されるように燃料棒１２に装
填される燃料ペレットの濃縮度を中央から周辺に向って
低くなるように設計して出力分布の平坦化を図っている
。

ここで第４図の燃料棒１２の′ａ縮度分布の例を下記の
第１表に示す。

第１表 しかしながら、このように構成された燃料集合体では、
炉心内で燃焼され使用済となった燃料果合体の内部位置
の燃料棒に多くの核分裂性核種の燃え残りが存在すると
いう問題がある。

また、一般に燃料集合体の反応度を高めるためには、熱
中性子束分布の大きい場所に濃縮度の高い燃料棒を配置
することが望ましいが、前記したように従来の燃料集合
体では出力分布平坦化のため熱中性子束分布の小さい位
置に濃縮度の高い燃料棒が配置されているため１反応度
を高める点からは有利な配置となっていなかった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、燃料集合体
の横断面における熱中性子束分布を均一にしてすべての
燃料棒において一様な燃焼が行なわれるようにし、それ
によって燃料経済性を向上させたＢＷＲ用燃料集合体を
提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は燃料ペレットが充填された細長い内管と該内管
との間に間隙を保持しながら該内管を囲繞する細長い外
管とからなる燃料棒を格子状に配列してなることを特徴
とする沸騰水型原子炉用燃料集合体に関する。

本発明の燃料集合体は炉心内に装荷された場合、内管と
外管との間隙を沸騰水が流れ、外管の外側を非沸騰水が
流れるようになる。したがって全ての燃料棒が同一の中
性子減速条件下におかれることになり、燃料集合体内で
の熱中性子束分布が均一になる。その結果、全ての燃料
棒の濃縮度を等しくしても一様に燃焼することが可能と
なり、従来のような燃料経済性の不利な点が解消される
。

〔発明の実施例〕

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である燃料集合体の横断面図
である。第１図において、燃料集合体は燃料ペレット１
．内管２および外管３からなる燃料棒が正方格子状に配
列して構成されている。チャンネルボックスはない、Ｇ
で示される燃料ペレット４は可燃性毒物Ｇｄ、Ｏｘ　を
含有する燃料ペレットである。この正方格子状配列には
燃料棒の他に外管３のみからなるクラスター型制御棒案
内管５が４本配置されている。その内部は制御棒が未挿
入の時は非沸騰水が流れる。

第２図は燃料棒の横断面を拡大して示したもので、内管
２と外管３との間の間隙６には沸騰水が流れ、外管の外
側空間７には非沸騰水が流れる。

本実施例における燃料ペレット１および内管２の構造お
よび寸法はそれぞれ第４図に示されている従来の燃料集
合体の燃料ペレットおよび燃料棒１２の被覆管と全く同
一である。また外管３の厚さは第４図の従来例のウォー
タロッド１３の厚さと同一である。隣り合う外管はその
外表面が接しており、燃料集合体全体の大きさは第４図
の従来例と同じく６インチ×６インチである。なお、内
管２と外管３との固定は、外管３に取り付けられたスペ
ーサにより三方から内管２を押えることによって行なっ
ている。

このように構成された本実施例の燃料集合体は、従来例
に比べて沸騰水領域が約２５％減少し、逆に非沸騰水領
域は約２５％増加している。

本実施例における各燃料棒に装填された核燃料の濃縮度
は、すべて第４図に示した従来例の平均濃縮度に等しい
３．０重量％である。　このような単一濃縮度で従来例
とほぼ等しい局所出力ビーキングを示している。

なお上記実施例においては、沸騰水領域の面積が従来よ
りも減少した結果、燃料棒の冷却が不充分となる可能性
がある。その場合は第３図に示すように燃料棒配列を六
方格子状配列にすればよい。

なお第３図において、各燃料棒は外管３のみで示されて
おり、内管の表示は省略されている。このように六方格
子状配列にすれば、燃料棒１本が占める非沸騰水領域と
沸騰水領域との比を上記第１図に示した実施例の場合よ
りも充分小さくすることができる。

第３図に示す実施例において、減速材対燃料の原子数比
を従来例と等しくした場合、反応度は従来例よりも１〜
２％ΔＫ（燃焼度により異なる）増大した。これにより
燃料経済性は大幅に向上されるなお、上記いずれの実施
例においても外管の形状は円柱形であるが、外管を角柱
形の管とすることもできる。

また、上記実施例では全ての燃料棒の濃縮度を同一とし
たが、Ｇｄ、○、を含有する燃料ペレットのみ濃縮度を
下げておくこともできる。これは、Ｇｄ、Ｏ，を含有す
る燃料棒はＧｄが燃えつきた後に出力が大きくなる傾向
があり、　モしてＧｄ２Ｏ，を含有するペレットは熱伝
導度が低いので、温度が上昇しすぎる可能性があるから
である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の燃料集合体は、燃料ペレッ
トが充填された内管とそれを囲繞する外管とが格子状に
配列して構成されており、内管と外管との間隙を沸騰水
が流れ、外管の外側を非沸騰水が流れるようになってい
るので、燃料集合体内の熱中性子束分布が均一になる。

その結果全ての燃料棒に含まれる核分裂性物質を均一に
燃焼されることができ、燃料経済性が大幅に向上する。

、　　また、単一濃縮度の燃料ペレットで燃料集合体を
構成することが可能となるので、燃料ペレッ］−の管理
が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

第１＠は本発明の一実施例を説明する燃料集合体横断面
図、第２図は第１図に示された燃料棒の拡大横断面図、
第３図は本発明の他の実施例を説明する燃料集合体横断
面図、第４図は従来の燃料集合体の横断面図である。 １・・・燃料ペレット　　２・・・内管３・・・外管 ４・・・可燃性毒物を含有する燃料ペレット５・・・制
御棒案内管　　６川内管と外管の間隙７・・・外管の外
側空間 代理人　弁理士　猪股祥晃（はが１名）第１図 第２図 第８図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料ペレットが充填された細長い内管と該内管との間に
   間隙を保持しながら該内管を囲繞する細長い外管とから
   なる燃料棒を格子状に配列してなることを特徴とする沸
   騰水型原子炉用燃料集合体。