JPS62197793A - Nuclear fuel aggregate - Google Patents

Nuclear fuel aggregate

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Publication number
JPS62197793A
JPS62197793A JP61040660A JP4066086A JPS62197793A JP S62197793 A JPS62197793 A JP S62197793A JP 61040660 A JP61040660 A JP 61040660A JP 4066086 A JP4066086 A JP 4066086A JP S62197793 A JPS62197793 A JP S62197793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water box
fuel
water
rods
channel
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
JP61040660A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
川本 忠男
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.)
Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries 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 Nuclear Fuel Industries Ltd filed Critical Nuclear Fuel Industries Ltd
Priority to JP61040660A priority Critical patent/JPS62197793A/en
Publication of JPS62197793A publication Critical patent/JPS62197793A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

  • Catalysts (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は核燃料集合体、特に沸騰水型原子炉用燃料集合
体(以下、BWR燃料集合体と略記する)の改良に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to improvements in nuclear fuel assemblies, particularly fuel assemblies for boiling water reactors (hereinafter abbreviated as BWR fuel assemblies).

(従来の技術) BWR燃料集合体は第5図に示すように、複数の燃料棒
(16)と1本又は2本のウォータロッド(l7)をス
ペーサ(13)により格子状に束ね、燃料棒上端栓に介
装した膨張スプリング(l4)で伸びを吸収せしめて上
部タイプレー} (11)と下部タイプレート(l2)
との間でナツト等(15)により結合して組み立てられ
ている。
(Prior art) As shown in Fig. 5, a BWR fuel assembly is made by bundling a plurality of fuel rods (16) and one or two water rods (17) in a lattice shape with spacers (13). The expansion spring (l4) inserted in the upper end plug absorbs the elongation, and the upper tie plate (11) and the lower tie plate (l2)
It is assembled by connecting them with nuts etc. (15).

ところで、ウォータロッド(17)は燃料棒(16)と
同じく円筒形であり、その大きさは燃料棒(16)と略
同しか、又は棺大きい程度の大きさであり、これを流れ
る流量はチャン名ルボソクス内流量からすれば僅か1〜
2%程度にすぎない。
By the way, the water rod (17) is cylindrical like the fuel rod (16), and its size is approximately the same as the fuel rod (16), or about the size of a coffin, and the flow rate flowing through it is equal to that of the chamber. Considering the internal flow rate of Lubosoku, it is only 1 ~
It is only about 2%.

しかも燃料棒の細径化に伴いウォータロッドも細くなり
減速効果も低下する。
Moreover, as the diameter of the fuel rods becomes smaller, the water rods also become thinner, reducing the deceleration effect.

そこで、BWR燃料燃料体合体計上、炉心上部での中性
子の減速能を大きくし、中性子の熱化をもη保するため
にはバイパス領域及びウォータロッド内でボイドが生じ
ないにしても十分な冷却材が流れ得る設計とすることが
求められて来た。
Therefore, in order to increase the neutron moderation ability in the upper part of the core and to prevent neutron thermalization, sufficient cooling is required even if voids do not occur in the bypass region and water rods. There has been a demand for a design that allows the material to flow.

ところが、従来のウォータロッドはウォータロッド内を
流れる水量を確保して定格出力運転状態でつA゛−タロ
ラド内にボイドを発生させずウォータロッド内の水によ
り中性子を減速し、バンドル内の出力の分布を平坦化し
、かつ、ボイド係数をより正側に、例えば−1,05X
10−3Δに/△■を−1,02X10匂△に/Δ■と
することを目的としており、他の目的に用いることは殆
ど行われていない。
However, with conventional water rods, the amount of water flowing inside the water rod is ensured, and the neutrons are decelerated by the water inside the water rod without generating voids in the rated output operation state in the rated output operation state. Flatten the distribution and make the void coefficient more positive, for example -1,05X
The purpose is to reduce 10-3 Δ/Δ■ to -1,02×10 Δ/Δ■, and it is hardly used for other purposes.

このような状況下、近時、高燃焼度化燃料の計画買試み
られるに至り、これに伴い燃料濃縮度を上げる設計が考
慮されるに至った。
Under these circumstances, attempts have recently been made to purchase fuel with high burnup, and as a result, designs for increasing fuel enrichment have been considered.

そして、それと共に上記従来のウォータロッドにあって
は、濃縮度上昇により断面形状を同一とするとH/23
5 Uが減少し、ボイド係数が負側となり、運転の運用
可能性(feasibility)が低下することが知
見された。
At the same time, in the conventional water rod mentioned above, if the cross-sectional shape is the same due to the increase in concentration, H/23
It was found that 5 U decreased, the void coefficient became negative, and the operational feasibility decreased.

ぞこで、かかる対策としてウォータロッドの本数増、あ
るいは面積増が考えられ、その1つとしてBWR燃料集
合体の上部2個のスペーサの下部に対応するウォータロ
ッドの位置にそれぞれ冷却材流出口を設け、かつ、ウォ
ータロッド内部に仕切板により流路を形成した構成が特
公昭59−52999号公報により提案された。
Therefore, as a countermeasure, increasing the number of water rods or increasing the area may be considered.One of these measures is to install coolant outlet ports at the positions of the water rods corresponding to the bottoms of the two upper spacers of the BWR fuel assembly. Japanese Patent Publication No. 59-52999 proposed a configuration in which a water rod is provided and a flow path is formed inside the water rod by a partition plate.

しかし、この提案になるものはウォータロッドの構成が
極めてiiとなり、しかもウォータロッドの配置の関係
から冷却水の流出が炉心内でウォータロッドの配置され
ている近傍に限られるということもあって未だ高燃焼度
化燃料として十分なものど云えるには至っていない。
However, this proposal has a water rod configuration that is extremely difficult, and due to the arrangement of the water rods, the outflow of cooling water is limited to the vicinity where the water rods are located within the reactor core. It has not yet been determined whether it is sufficient as a high burnup fuel.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上述の如き事実に対処し、ウォータロッドの大
径化に関連し、より断面積の大なるウォータボックスの
使用を前提としてこのウォータボックスに軸方向1ケ所
以上の冷却水噴出口を設けることにより炉心特性、即ち
、軸方向出力分布及び熱的余裕の改善を図ることを目的
とするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention deals with the above-mentioned facts, and in connection with the increase in the diameter of the water rod, it is assumed that a water box with a larger cross-sectional area is used. The purpose is to improve core characteristics, that is, axial power distribution and thermal margin, by providing one or more cooling water jets.

(問題点を解決するための手段) 即ち、上記の目的に適合する本発明の特徴は、第1図に
その大要を示しているが、ウォータボックス型BWR燃
料集合体(A)において、該ウォータボックス(2)の
形状を横断面形状で集束された燃料棒(1)の東を少な
(とも中心部で複数領域に区画する形状とする。そして
、咳ウォータボックス(2)の軸方向において、燃料有
効長の中間位置で前記区画された領域の隣接燃料棒間の
中間部に向は冷却材を噴出する噴出口(4)を1個所以
上設けた点にある。
(Means for Solving the Problems) That is, the features of the present invention that meet the above objectives are summarized in FIG. The shape of the water box (2) is such that the east of the fuel rods (1), which are focused in a cross-sectional shape, is divided into a plurality of regions (at least in the center).And, in the axial direction of the water box (2), One or more jet ports (4) for spouting coolant are provided at an intermediate position between adjacent fuel rods in the partitioned region at an intermediate position of the effective length of the fuel.

(作用) 上記の如く構成したことによりウォータボックス内を下
部より上方に向かって流れる冷却材が噴出口を通じてチ
ャンネル内へ噴出する。ただし、噴出口より上部へも冷
却材が流れるように流路を作り定格出力運転状態でウォ
ータボックス内にボイドが発生しないよう流量を確保す
る。
(Function) With the above configuration, the coolant flowing upwardly in the water box from the lower part is ejected into the channel through the ejection port. However, a flow path must be created so that the coolant flows above the jet nozzle to ensure a sufficient flow rate to prevent voids from occurring in the water box during rated output operation.

かくして、噴出口より下部においてはウォータボックス
内の流量が大きくチャンネル内の流量が低く、一方、上
部においてはウォータボックス内の流量が小さく、チャ
ンネル内の流量が大きくなる。そして、このとき、ウォ
ータボックス内よりチャンネル内へ噴出する冷却材即ち
、噴出水により第3図点線に示すように流入位置におけ
るチャンネル内のボイド率は低下し、出力分布は軸方向
で平坦化され高燃焼度化燃料に好適となる。
Thus, below the spout, the flow rate in the water box is high and the flow rate in the channel is low, while at the top, the flow rate in the water box is low and the flow rate in the channel is high. At this time, the void ratio in the channel at the inlet position decreases as shown by the dotted line in Figure 3 due to the coolant, that is, the jetted water, which is jetted from inside the water box into the channel, and the power distribution is flattened in the axial direction. Suitable for high burnup fuel.

(実施例) 以下、添付図面を参照し、本発明の実施例につき説明す
る。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図(イ)(II)は本発明の要部に係るBWR燃料
集合体(A)のウォータボックス(2)の1例であり、
チャンネルボックス(3)内に収納された9×9配列の
燃料棒(11の束の中央部に横断面形状が十字形状のウ
ォータボックス(2)が中心部の燃料棒9本分に相当し
、かつ燃料棒(1)の径より棺大きい幅の技部を有して
装設されている。
FIGS. 1(A) and 1(II) are examples of the water box (2) of the BWR fuel assembly (A) according to the main part of the present invention,
A water box (2) with a cross-shaped cross section in the center of a 9 x 9 array of fuel rods (11 bundles) housed in a channel box (3) corresponds to 9 fuel rods in the center, In addition, the fuel rod (1) is installed with a width larger than the diameter of the fuel rod (1).

そして、上記十字形状のウォータボックス(2)の燃料
棒軸方向の有効長の中間部において各枝部中央位置に対
称的に噴出口(4)がウォータボックスに隣接する各2
本の燃料棒間の中間部に向かって設けられている。
At the middle of the effective length of the cross-shaped water box (2) in the axial direction of the fuel rods, the jet ports (4) are arranged symmetrically at the central position of each branch, adjacent to the water box.
It is located towards the middle between the main fuel rods.

この結果、第1図([y)の矢印で示すように、ウォー
タボックス下部より流れ込んだ水が噴出口(4)よりチ
ャンネル(5)内へ噴出される。このとき、同(o)図
の如く噴出口(4)より上部へも水の流れる流路(6)
を作り、矢示のように流してボイドが発生しない程度の
流量を確保するようにする。
As a result, as shown by the arrow in FIG. 1 ([y)], water flowing from the lower part of the water box is ejected from the spout (4) into the channel (5). At this time, as shown in the same figure (o), there is a channel (6) through which water flows upward from the spout (4).
Create a flow rate and flow it as shown by the arrow to ensure a flow rate that does not cause voids.

なお、上記構成において噴出口(4)は燃料有効長中間
において1個に限らず複数個設置することも可能である
。勿論、この場合も上部へ流れる流路を形成しておくよ
うにする。
In addition, in the above configuration, the number of jet ports (4) is not limited to one, but it is also possible to install a plurality of jet ports (4) in the middle of the effective fuel length. Of course, in this case as well, a flow path flowing upward should be formed.

又、第1図においては噴出口(4)を各枝部中央位置に
設けているが、噴出口位置を第2図の如く先端に配置せ
しめることも可能であり、即ち、第3図の如く各領域を
流れるチャンネル向流、ウォータボックス流、バイパス
流の適切流量を確保すべく噴出口(4)をチャンネル(
5)内へ向げて開口せしめる。
Further, although the spout (4) is provided at the center of each branch in Fig. 1, it is also possible to arrange the spout at the tip as shown in Fig. 2, or in other words, as shown in Fig. 3. The spout (4) is connected to the channel (
5) Open inward.

また、上記説明は9×9配列を例として説明しているが
、9×9配列に限らず、8×8配列であっても可能であ
り、この場合にはウォータボックスとして、例えば燃料
集合体中心部の燃料棒4本分に相当するウォータボック
スとするなどの改変を加えればよい。
In addition, although the above explanation uses a 9x9 array as an example, it is not limited to a 9x9 array, but an 8x8 array is also possible. It is only necessary to make modifications such as creating a water box corresponding to four fuel rods in the center.

かくして、叙上のように構成されたBWR燃料集合体は
前述の作用により第3図に示す通りとなり、炉心ボイド
率が噴出口位置で低下し、出力分布は軸方向で平坦化さ
れる。
Thus, the BWR fuel assembly configured as described above becomes as shown in FIG. 3 due to the above-described effects, the core void fraction is reduced at the ejection port position, and the power distribution is flattened in the axial direction.

(発明の効果) 本発明は以上の如< BWR燃料集合体のウオークボッ
クスの形状を十字形状など燃料棒束を中心部で複数に区
画する形状配置となし、その燃料有効長の中間位置にお
いて隣接する燃料棒間中央に向は冷却材が噴出されるよ
う噴出口を設けたものであり、従前のウォータボックス
に比べ広い面積を有するウォータボックスの軸方向中間
部近傍においてウォータボックスへ下部より流れ込んだ
冷却材、すなわち冷却水をチャンネル内に噴出すること
になり、噴出口より下部においてはウォータボックス内
の流量が大きく、チャンネル内の流量が低く、一方、噴
出口より上部においてはウォータボックス内の流量が小
さく、チャンネル内の流量が大きくなり、しかも、炉心
ボイド率も噴出口位置で低下し、ウォータボックス内で
ボイドが生しないようにして十分な冷却材量を確保し得
ると共に、軸方向出力分布が下部で抑えられて平坦化を
達成することが出来る顕著な効果を有する。
(Effects of the Invention) The present invention is as described above. A spout is provided in the center between the fuel rods, and the coolant flows into the water box from the bottom near the axial middle of the water box, which has a wider area than previous water boxes. Coolant, that is, cooling water, is spouted into the channel, and the flow rate in the water box is high below the spout and the flow rate in the channel is low, while the flow rate in the water box is low above the spout. is small, the flow rate in the channel is large, and the core void ratio is also reduced at the jet nozzle position, preventing voids from forming in the water box, ensuring a sufficient amount of coolant, and improving the axial power distribution. This has the remarkable effect of suppressing the lower part of the surface and achieving flattening.

又、更に前記噴出口をドライアウトを起こし易い燃料棒
へ向けることにより熱的余裕を増加させる効果も期待さ
れる。
Furthermore, it is expected that the thermal margin will be increased by directing the jet nozzle toward the fuel rod where dryout is likely to occur.

4、 図面の’AN $’な説明 第1図(イ)及び(It)は本発明の要部に係るウオー
クボックスの配置を示す横断面略示図及び噴出口部部分
縦断面略示図、第2図は噴出口位置の変形例を示す他の
実施例横断面略示図、第3図はウォータボックスの他の
実施例を示す部分縦断面略示概要図、第4図は本発明集
合体の軸方向における出力分布(実線)及びボイド率(
点線)を示す図表、第5図はBWR燃料集合体の構成例
を示す縦断面図である。
4. 'AN $' explanation of the drawings Figures 1 (A) and (It) are a schematic cross-sectional view showing the arrangement of the walk box according to the main part of the present invention, and a schematic vertical cross-sectional view of a part of the spout part; Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment showing a modified example of the position of the water outlet, Fig. 3 is a schematic partial longitudinal cross-sectional view showing another embodiment of the water box, and Fig. 4 is a collection of the present invention. Power distribution in the axial direction of the body (solid line) and void fraction (
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of the configuration of a BWR fuel assembly.

(A)・・・燃料集合体。(A)...Fuel assembly.

(1)・・・燃料棒。(1)...Fuel rod.

(2)・・・ウォータボックス。(2)...Water box.

(3)・・・チャンネルボンクス。(3)...Channel Bonx.

(4)・・・噴出口。(4)... spout.

(5)・・・チャンネル。(5)...Channel.

(6)・・・流路。(6)...Flow path.

葵I閏 (イ)           (ロ) 窮3図 +マン主1し内兜 慕5図Aoi Iun (b) (b) 3rd figure + Man Lord 1 inner helmet 5th map

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ウォータボックスを具有する沸騰水型原子炉用燃料
集合体において、前記ウォータボックスを横断面形状で
集束された燃料棒束を中心部で複数領域に区画する形状
となし、その燃料棒軸方向の燃料有効長の中間位置で前
記区画された各領域のウォータボックスに隣接する燃料
棒間の中間部に向け、冷却材噴出口を1個所以上設けた
ことを特徴とする核燃料集合体。 2、ウォータボックスがその内部の噴出口上部位置に冷
却材がウォータボックス内を上部へ流れる流路を具有し
ている特許請求の範囲第1項記載の核燃料集合体。 3、ウォータボックスが集束された燃料棒束をチャンネ
ル内中心部で4等分する十字形状で、かつ燃料棒の9本
分に相当する大きさである特許請求の範囲第1項又は第
2項記載の核燃料集合体。
[Claims] 1. In a fuel assembly for a boiling water reactor having a water box, the water box has a cross-sectional shape that divides a bundle of fuel rods into a plurality of regions at the center. , characterized in that one or more coolant jet ports are provided toward an intermediate portion between the fuel rods adjacent to the water box in each of the partitioned regions at an intermediate position of the fuel effective length in the axial direction of the fuel rod. Nuclear fuel assembly. 2. The nuclear fuel assembly according to claim 1, wherein the water box has a flow path at a position above the ejection port inside the water box, through which the coolant flows upward within the water box. 3. Claim 1 or 2, wherein the water box has a cross shape that divides the bundle of fuel rods into four equal parts at the center of the channel, and has a size corresponding to nine fuel rods. The nuclear fuel assembly described.
JP61040660A 1986-02-25 1986-02-25 Nuclear fuel aggregate Pending JPS62197793A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58189582A (en) * 1982-04-15 1983-11-05 ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション Nuclear fuel assembly

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58189582A (en) * 1982-04-15 1983-11-05 ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション Nuclear fuel assembly

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