JPS6228688A - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
- Publication number
- JPS6228688A JPS6228688A JP60166811A JP16681185A JPS6228688A JP S6228688 A JPS6228688 A JP S6228688A JP 60166811 A JP60166811 A JP 60166811A JP 16681185 A JP16681185 A JP 16681185A JP S6228688 A JPS6228688 A JP S6228688A
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- Japan
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- fuel
- core
- nuclear fuel
- blanket
- nuclear
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- 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
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Glass Compositions (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】
［発明の技術分野］
本発明は核分裂性物質と親核分裂性物質を軸方向に非均
質な構造に配置した核燃料要素に関する。
質な構造に配置した核燃料要素に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
高速増殖炉の炉心において、軸方向に非均質な構造をも
った軸方向非均質炉心では、それぞれ多数本からなる核
分裂性物質を多く含む炉心燃料からなる外側炉心燃料集
合体と、核分裂性物質を多く含む炉心燃料及び中性子吸
収によって核分裂性物質に変換される親核分裂性物質を
多く含むブランケット燃料を軸方向中央付近に配置し、
軸方向上下から炉心燃料によってはさまれた内側炉心燃
料集合体と、中性子吸収物質を含み核分裂反応を制御す
る制御棒とから構成されている。
った軸方向非均質炉心では、それぞれ多数本からなる核
分裂性物質を多く含む炉心燃料からなる外側炉心燃料集
合体と、核分裂性物質を多く含む炉心燃料及び中性子吸
収によって核分裂性物質に変換される親核分裂性物質を
多く含むブランケット燃料を軸方向中央付近に配置し、
軸方向上下から炉心燃料によってはさまれた内側炉心燃
料集合体と、中性子吸収物質を含み核分裂反応を制御す
る制御棒とから構成されている。
次に、上記した高速増殖炉の炉心の従来例を図面を参照
して説明する。
して説明する。
第３図は外側炉心燃料果合体１の概略的断面図、第４図
は内側炉心燃料集合体２の概略的断面図であり、これら
の断面図は、いずれもラッパ管１５に炉心燃料４および
ブランケット燃料５が収容された状態を示したものであ
る。なお、図中１６はハンドリングヘッドで、１７はエ
ントランスノズルである。
は内側炉心燃料集合体２の概略的断面図であり、これら
の断面図は、いずれもラッパ管１５に炉心燃料４および
ブランケット燃料５が収容された状態を示したものであ
る。なお、図中１６はハンドリングヘッドで、１７はエ
ントランスノズルである。
このような燃料集合体によって構成された高速増殖炉の
軸方向非均質炉心の横断面の一例を示したものが第５図
である。すなわち、第５図において、第３図に示した外
側炉心燃料集合体１によって構成される外側炉心領１ｉ
１１Ｒ（図中太線より外側）は、第４図に示した内側炉
心燃料集合体２によって構成される内側炉心領域２Ｒを
取り囲んでおり、制御棒３Ａ、３Ｂがこれらの領域の中
に多数分散配置されている。
軸方向非均質炉心の横断面の一例を示したものが第５図
である。すなわち、第５図において、第３図に示した外
側炉心燃料集合体１によって構成される外側炉心領１ｉ
１１Ｒ（図中太線より外側）は、第４図に示した内側炉
心燃料集合体２によって構成される内側炉心領域２Ｒを
取り囲んでおり、制御棒３Ａ、３Ｂがこれらの領域の中
に多数分散配置されている。
ところで、核燃料要素６は第６図に示すように核燃料物
質４．５を被覆管７内に充填し、その上。
質４．５を被覆管７内に充填し、その上。
不肖端部は上部端栓８および下部端栓９と被覆管７とを
溶接して密封構造となっている。
溶接して密封構造となっている。
また、核燃料要素６には、核燃料物質４．５の核分裂に
よって発生した生成ガスを被覆管７内に保持するための
ガス溜１０が設けられている。図中符号１１は前記核燃
料物質４，５を充填した範囲を示す核燃料充填部で、こ
の核燃料充填部１１とガス溜１０とは通気孔１２を有す
る中間端栓１３を介して接続されている。このように構
成された核燃料要素６の被覆管７の外面には全長にわた
ってワイヤスペーサ１４が巻回され、このワイヤスペー
サ１４の両端はそれぞれ上下両端栓８．９に溶接で固定
されている。
よって発生した生成ガスを被覆管７内に保持するための
ガス溜１０が設けられている。図中符号１１は前記核燃
料物質４，５を充填した範囲を示す核燃料充填部で、こ
の核燃料充填部１１とガス溜１０とは通気孔１２を有す
る中間端栓１３を介して接続されている。このように構
成された核燃料要素６の被覆管７の外面には全長にわた
ってワイヤスペーサ１４が巻回され、このワイヤスペー
サ１４の両端はそれぞれ上下両端栓８．９に溶接で固定
されている。
そして、第７図には上記した構成の核燃料要素６を複数
本集合し結束してラッパ管１５に組込まれた燃料集合体
の全体図を示している。同図に示すように、ラッパ管１
５の上端部にはハンドリングヘッド１６が、また下端部
にはエントランスノズル１７が接続されて核燃料集合体
を構成する。この核燃料集合体は原子炉内で冷却材がエ
ントランスノズル１７から流入し核燃料要素６間を流れ
てハンドリングヘッド１６から流出する。
本集合し結束してラッパ管１５に組込まれた燃料集合体
の全体図を示している。同図に示すように、ラッパ管１
５の上端部にはハンドリングヘッド１６が、また下端部
にはエントランスノズル１７が接続されて核燃料集合体
を構成する。この核燃料集合体は原子炉内で冷却材がエ
ントランスノズル１７から流入し核燃料要素６間を流れ
てハンドリングヘッド１６から流出する。
ところで、前記構成の軸方向非均質核燃料要素において
は、その特徴的な出力分布形状により、核分裂によって
生じた核分裂生成物であるセシウム（以下Ｃｓと記す）
が照射中波覆管と燃料ベレットの間隙を軸方向に移動す
る。とくに炉心燃料にはさまれた内部ブラケット燃料領
域は、Ｏｓシンクの役割を果たす。内部ブランケット燃
料領域へ移動したＣ３は、とくに炉心燃料領域との境界
部において、二酸化ウランと反応して、Ｃｓ −Ｕ−０
系の反応化合物を生成する（例えばＣ３２Ｕ０４ 、
Ｃ３２１Ｊ２０７等）。これは通常、二酸化ウラン（Ｕ
Ｏ２＋Ｘ）（７）酸素トウラン比（２＋Ｘ）が、化学量
論的組成比（２，００）よりＸだけ大きい二酸化ウラン
ペレットを使用しているため余剰酸素が関与している。
は、その特徴的な出力分布形状により、核分裂によって
生じた核分裂生成物であるセシウム（以下Ｃｓと記す）
が照射中波覆管と燃料ベレットの間隙を軸方向に移動す
る。とくに炉心燃料にはさまれた内部ブラケット燃料領
域は、Ｏｓシンクの役割を果たす。内部ブランケット燃
料領域へ移動したＣ３は、とくに炉心燃料領域との境界
部において、二酸化ウランと反応して、Ｃｓ −Ｕ−０
系の反応化合物を生成する（例えばＣ３２Ｕ０４ 、
Ｃ３２１Ｊ２０７等）。これは通常、二酸化ウラン（Ｕ
Ｏ２＋Ｘ）（７）酸素トウラン比（２＋Ｘ）が、化学量
論的組成比（２，００）よりＸだけ大きい二酸化ウラン
ペレットを使用しているため余剰酸素が関与している。
この反応化合物は、被覆管と燃料ベレットの間隙を埋め
て、被覆管の内側から荷重を与え、燃料の寿命に影響を
与えることが懸念される。第８図は上記核燃料要素の出
力分布とＣ３の分布を相対値で示したものである。第８
図から明らかなように炉心燃料と炉心燃料との間にはさ
まれたブランケット燃料ではＣ８の蓄積量が大きくなり
、核燃料の寿命に影響を与えるという不具合があった。
て、被覆管の内側から荷重を与え、燃料の寿命に影響を
与えることが懸念される。第８図は上記核燃料要素の出
力分布とＣ３の分布を相対値で示したものである。第８
図から明らかなように炉心燃料と炉心燃料との間にはさ
まれたブランケット燃料ではＣ８の蓄積量が大きくなり
、核燃料の寿命に影響を与えるという不具合があった。
［発明の目的］
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
はｃｓ −ｕ−ｏ系の反応化合物を抑制し、反応化合物
の生成による被覆管への荷重を緩和することにより、燃
料の寿命に影響のある因子を除去し、燃料の寿命延長を
図った核燃料要素を提供することにある。
はｃｓ −ｕ−ｏ系の反応化合物を抑制し、反応化合物
の生成による被覆管への荷重を緩和することにより、燃
料の寿命に影響のある因子を除去し、燃料の寿命延長を
図った核燃料要素を提供することにある。
［発明の概要コ
′ 本発明は、上記目的を達成するために、被覆管内に
核燃料物質を充填するとともに前記被覆管の上下両端を
端栓により密封し、ざらに前記核燃料物質を多数個のプ
ルトニウム・ウラン混合酸化物ペレットから成る炉心燃
料と多数個の二酸化ウランベレットから成るブランケッ
ト燃料で構成し、また前記ブランケット燃料は炉心中心
付近に配置されかつ軸方向から前記炉心燃料によって上
下にはさまれた構成を有する軸方向非均質の核燃料要素
において、前記炉心中心付近に配置されたブランケット
燃料と炉心燃料との境界部にＴｉ、Ｎｂ。
核燃料物質を充填するとともに前記被覆管の上下両端を
端栓により密封し、ざらに前記核燃料物質を多数個のプ
ルトニウム・ウラン混合酸化物ペレットから成る炉心燃
料と多数個の二酸化ウランベレットから成るブランケッ
ト燃料で構成し、また前記ブランケット燃料は炉心中心
付近に配置されかつ軸方向から前記炉心燃料によって上
下にはさまれた構成を有する軸方向非均質の核燃料要素
において、前記炉心中心付近に配置されたブランケット
燃料と炉心燃料との境界部にＴｉ、Ｎｂ。
Ｖ等の酸素ゲッターを配置したものである。そして、酸
素ゲッターはポーラス状の薄形ペレットまたは板状の金
属膜の形状をなしている。また炉心中心付近に配置され
たブランケット燃料を構成する二酸化ウランペレットの
表面は酸素ゲッター材でコーティングされている。
素ゲッターはポーラス状の薄形ペレットまたは板状の金
属膜の形状をなしている。また炉心中心付近に配置され
たブランケット燃料を構成する二酸化ウランペレットの
表面は酸素ゲッター材でコーティングされている。
［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の核燃料要素の部分縦断面図
である。なお、既に説明した第６図と同一部分は同一符
号を付しその詳細な説明は省略する。 第１図において
、核燃料要素６は、被覆管７内に充填されたプルトニウ
ム・ウラン混合酸化物ペレットから成る炉心燃料４には
さまれて、二酸化ウランペレットからなるブランケット
燃料５が被覆管７内に充填されている。
である。なお、既に説明した第６図と同一部分は同一符
号を付しその詳細な説明は省略する。 第１図において
、核燃料要素６は、被覆管７内に充填されたプルトニウ
ム・ウラン混合酸化物ペレットから成る炉心燃料４には
さまれて、二酸化ウランペレットからなるブランケット
燃料５が被覆管７内に充填されている。
ここで、ブランケット燃料５のうち、炉心燃料４との境
界部のブランケット燃料を構成する二酸化ウランペレッ
ト１８の上下端面には、Ｔｉ、Ｎｂ。
界部のブランケット燃料を構成する二酸化ウランペレッ
ト１８の上下端面には、Ｔｉ、Ｎｂ。
Ｖ等の酸素ゲッターが、ポーラス状の薄形ペレット１９
の形で配置構成されている。
の形で配置構成されている。
このように炉心燃料４との境界部に酸素ゲッターを配置
することによって境界部に蓄積するＣ３がＣｓ −Ｕ−
０系の反応化合物を生成するのに必要な酸素が酸素ゲッ
ターで消費されることによって、Ｃｓ −Ｕ−０系の反
応化合物の生成が従来より相当低減されることになる。
することによって境界部に蓄積するＣ３がＣｓ −Ｕ−
０系の反応化合物を生成するのに必要な酸素が酸素ゲッ
ターで消費されることによって、Ｃｓ −Ｕ−０系の反
応化合物の生成が従来より相当低減されることになる。
また、酸素ゲッターを配置する前記境界部の二酸化ウラ
ンペレット１８は、上下各境界部各１個以上必要とする
が、最も効果のある個数は２〜３個程度である。
ンペレット１８は、上下各境界部各１個以上必要とする
が、最も効果のある個数は２〜３個程度である。
さらに、炉心燃料４にはさまれたブランケット燃料５の
全てにわたって、酸素ゲッターを配置して使用しもよい
。
全てにわたって、酸素ゲッターを配置して使用しもよい
。
なお、第１図には二酸化ウランペレット１８の間に配置
する酸素ゲッターとして、ポーラス状の薄形ペレット１
９を酸素と接触する表面積が大で且つ出来るだけ燃料の
充填聞を妨げない形状例として示したが、板状の金属膜
及び炉心特性の許容出来る範囲で境界部のＵＯ２ペレッ
トを置き換えて酸素ゲッターのペレットを使用してもよ
い。
する酸素ゲッターとして、ポーラス状の薄形ペレット１
９を酸素と接触する表面積が大で且つ出来るだけ燃料の
充填聞を妨げない形状例として示したが、板状の金属膜
及び炉心特性の許容出来る範囲で境界部のＵＯ２ペレッ
トを置き換えて酸素ゲッターのペレットを使用してもよ
い。
第２図は本発明に係る二酸化ウランペレットの他の実施
例を示したものである。同図において、境界部のブラン
ケット燃料を構成する二酸化ウランペレットの表面を酸
素ゲッター材でコーティングしたペレット２０を配置構
成しても第１の実施例と同様な効果を有する。
例を示したものである。同図において、境界部のブラン
ケット燃料を構成する二酸化ウランペレットの表面を酸
素ゲッター材でコーティングしたペレット２０を配置構
成しても第１の実施例と同様な効果を有する。
［発明の効果コ
以上説明したように、本発明によれば、炉心燃料にはさ
まれたブランケット燃料の炉心燃料との境界部に酸素ゲ
ッターを配置することにより、境界部に累積するＣ８に
よりＣｓ −Ｕ−０系の反応化合物を生成するのに必要
な酸素が、酸素ゲッターで消費されることになるので、
照射中生成移動してきたＯ３との反応化合物の生成量を
小さく抑制することが出来る。したがって、反応化合物
による被覆管への荷重を緩和することになるので、燃料
寿命に影響を与える因子を取り除くことができ、核燃料
要素の寿命延長を図ることが出来るという効果を奏する
。
まれたブランケット燃料の炉心燃料との境界部に酸素ゲ
ッターを配置することにより、境界部に累積するＣ８に
よりＣｓ −Ｕ−０系の反応化合物を生成するのに必要
な酸素が、酸素ゲッターで消費されることになるので、
照射中生成移動してきたＯ３との反応化合物の生成量を
小さく抑制することが出来る。したがって、反応化合物
による被覆管への荷重を緩和することになるので、燃料
寿命に影響を与える因子を取り除くことができ、核燃料
要素の寿命延長を図ることが出来るという効果を奏する
。
第１図は本発明の一実施例の部分縦断面図、第２図は本
発明の他の実施例の斜視図、第３図および第４図はそれ
ぞれ外側炉心燃料集合体および内側炉心燃料集合体の概
略的断面図、第５図は炉心部の横断面図、第６図は従来
の核燃料要素の縦断面図、第７図は第６図の核燃料要素
を組込んだ核燃料集合体を一部側面で示す縦断面図、第
８図は核燃料要素の出力分布とセシウムの分布を示す曲
線図である。 １・・・外側炉心燃料集合体 １Ｒ・・・外側炉心領域 ２・・・内側炉心燃料集合体 ２Ｒ・・・内側炉心領域 ３Ａ、３Ｂ・・・制御棒 ４・・・炉心燃料 ５・・・ブランケット燃料 ７・・・被覆管 １５・・・ラッパ管 １６・・・ハンドリングヘッド １７・・・エントランスノズル １８・・・炉心燃料との境界部のブランケット燃料１９
・・・ポーラス状の薄形酸素ゲッター２０・・・二酸化
ウランベレットに表面コーティングした酸素ゲッター 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三 俣 弘 文 第 １ 図 ｔ５ ｔｌｙ稟
３ 図 １．４ 間第 ５ 図
発明の他の実施例の斜視図、第３図および第４図はそれ
ぞれ外側炉心燃料集合体および内側炉心燃料集合体の概
略的断面図、第５図は炉心部の横断面図、第６図は従来
の核燃料要素の縦断面図、第７図は第６図の核燃料要素
を組込んだ核燃料集合体を一部側面で示す縦断面図、第
８図は核燃料要素の出力分布とセシウムの分布を示す曲
線図である。 １・・・外側炉心燃料集合体 １Ｒ・・・外側炉心領域 ２・・・内側炉心燃料集合体 ２Ｒ・・・内側炉心領域 ３Ａ、３Ｂ・・・制御棒 ４・・・炉心燃料 ５・・・ブランケット燃料 ７・・・被覆管 １５・・・ラッパ管 １６・・・ハンドリングヘッド １７・・・エントランスノズル １８・・・炉心燃料との境界部のブランケット燃料１９
・・・ポーラス状の薄形酸素ゲッター２０・・・二酸化
ウランベレットに表面コーティングした酸素ゲッター 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三 俣 弘 文 第 １ 図 ｔ５ ｔｌｙ稟
３ 図 １．４ 間第 ５ 図
Claims (4)
- （１）被覆管内に核燃料物質を充填するとともに前記被
覆管の上下両端を端栓により密封し、さらに前記核燃料
物質を多数個のプルトニウム・ウラン混合酸化物ペレッ
トから成る炉心燃料と多数個の二酸化ウランペレットか
ら成るブランケット燃料で構成し、また前記ブランケッ
ト燃料は炉心中心付近に配置されかつ軸方向から前記炉
心燃料によって上下にはさまれた構成を有する軸方向非
均質の核燃料要素において、前記炉心中心付近に配置さ
れたブランケット燃料と炉心燃料との境界部にＴｉ、Ｎ
ｂ、Ｖ等の酸素ゲッターを配置したことを特徴とする核
燃料要素。 - （２）酸素ゲッターはポーラス状の薄形ペレットである
特許請求の範囲第１項記載の核燃料要素。 - （３）酸素ゲッターは板状の金属膜である特許請求の範
囲第１項記載の核燃料要素。 - （４）炉心中心付近に配置されたブランケット燃料を構
成する二酸化ウランペレットの表面を酸素ゲッター材で
コーティングしている特許請求の範囲第１項記載の核燃
料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60166811A JPS6228688A (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60166811A JPS6228688A (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 核燃料要素 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6228688A true JPS6228688A (ja) | 1987-02-06 |
| JPH0521433B2 JPH0521433B2 (ja) | 1993-03-24 |
Family
ID=15838104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60166811A Granted JPS6228688A (ja) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6228688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0595632U (ja) * | 1991-10-21 | 1993-12-27 | 荏原インフィルコ株式会社 | 悪臭ガスと汚水の併合処理装置 |
| JP2012185020A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Japan Atomic Energy Agency | 核燃料要素 |
-
1985
- 1985-07-30 JP JP60166811A patent/JPS6228688A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0595632U (ja) * | 1991-10-21 | 1993-12-27 | 荏原インフィルコ株式会社 | 悪臭ガスと汚水の併合処理装置 |
| JP2012185020A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Japan Atomic Energy Agency | 核燃料要素 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0521433B2 (ja) | 1993-03-24 |
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