JPS6247583A - 圧力管型原子炉用燃料集合体 - Google Patents
圧力管型原子炉用燃料集合体Info
- Publication number
- JPS6247583A JPS6247583A JP60187640A JP18764085A JPS6247583A JP S6247583 A JPS6247583 A JP S6247583A JP 60187640 A JP60187640 A JP 60187640A JP 18764085 A JP18764085 A JP 18764085A JP S6247583 A JPS6247583 A JP S6247583A
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- Japan
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- fuel
- pressure tube
- enrichment
- axial
- rods
- Prior art date
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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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、多数の燃料棒を同心円周上に多層配列した圧
力管型原子炉用の燃料集合体に関し、更に詳しくは、外
層燃料棒に軸方向で燃料濃縮度分布を付与するとともに
中間層燃料棒の中心にガドリニアを加えて、軸方向出力
分布を改良した燃料集合体に関するものである。
力管型原子炉用の燃料集合体に関し、更に詳しくは、外
層燃料棒に軸方向で燃料濃縮度分布を付与するとともに
中間層燃料棒の中心にガドリニアを加えて、軸方向出力
分布を改良した燃料集合体に関するものである。
［従来の技術］
ピーキング係数は炉心の局所の最高熱流束と平均熱流束
の比であり、炉心熱設計における熱的安全係数の一つで
ある。炉心全体の出力を向上するためには、これができ
るだけ小さいことが望ましい。
の比であり、炉心熱設計における熱的安全係数の一つで
ある。炉心全体の出力を向上するためには、これができ
るだけ小さいことが望ましい。
圧力管型原子炉において高燃焼度を目指す場合、燃料中
の燃料濃縮度（核分裂性物質濃度）を増加させる必要が
ある。しかし特にプルトニウム富化燃料混合酸化物の場
合、プルトニウムの強い中性子吸収効果のため半径方向
の局所出力ビーキング係数が増大する。このような問題
を解決するため、径方向で燃料濃縮度を変化させたり、
可燃性毒物を混入した燃料棒が用いられたりしている。
の燃料濃縮度（核分裂性物質濃度）を増加させる必要が
ある。しかし特にプルトニウム富化燃料混合酸化物の場
合、プルトニウムの強い中性子吸収効果のため半径方向
の局所出力ビーキング係数が増大する。このような問題
を解決するため、径方向で燃料濃縮度を変化させたり、
可燃性毒物を混入した燃料棒が用いられたりしている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし原子炉の燃焼は径方向のみならず軸方向にも起こ
るので、径方向のみの改良では集合体平均出力の増大に
限界がある。
るので、径方向のみの改良では集合体平均出力の増大に
限界がある。
また圧力管型原子炉においては冷却材ポイド反応度係数
が雰近傍であるから、軸方向燃料濃縮度が一様である場
合その出力分布はほぼコサイン形状を示す。このため軸
方向出力ビーキングを低減する対策として、沸騰水型原
子炉において行われているような燃料棒の軸方向上部と
下部で濃縮度を変えるような構成は採用できない。
が雰近傍であるから、軸方向燃料濃縮度が一様である場
合その出力分布はほぼコサイン形状を示す。このため軸
方向出力ビーキングを低減する対策として、沸騰水型原
子炉において行われているような燃料棒の軸方向上部と
下部で濃縮度を変えるような構成は採用できない。
更に燃料集合体内の全ての燃料棒に軸方向濃縮度分布を
つけるとすると、必要な燃料濃縮度の種類が非常に多く
なり燃料製造ラインを増加しなければならないばかりで
なく品質管理が複雑化し、それらが相俟て燃料製造コス
トの大幅な増大を招来する。
つけるとすると、必要な燃料濃縮度の種類が非常に多く
なり燃料製造ラインを増加しなければならないばかりで
なく品質管理が複雑化し、それらが相俟て燃料製造コス
トの大幅な増大を招来する。
本発明の目的は、軸方向の出力分布を平坦化できるよう
にした高燃焼度をめざす圧力管型原子炉用の燃料集合体
を提供することにある。
にした高燃焼度をめざす圧力管型原子炉用の燃料集合体
を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
上記のような目的を達成できる本発明の構成は、多数の
燃料棒を同心円周上に多層配列した圧力管型原子炉用の
燃料集合体において、外層燃料棒の軸方向両端部におけ
る燃料濃縮度、を中間部のそれよりも高くすると共に、
中間層燃料棒の軸方向中心にガドリニア入り燃料ペレッ
トを配置して、軸方向出力分布を平坦化したものである
。
燃料棒を同心円周上に多層配列した圧力管型原子炉用の
燃料集合体において、外層燃料棒の軸方向両端部におけ
る燃料濃縮度、を中間部のそれよりも高くすると共に、
中間層燃料棒の軸方向中心にガドリニア入り燃料ペレッ
トを配置して、軸方向出力分布を平坦化したものである
。
本発明で用いる燃料は、ウラン酸化物燃料またはプルト
ニウム−ウラン混合酸化物燃料である。核分裂性物質濃
度は、ウラン酸化物燃料の場合には通常「濃縮度」と呼
ばれ、プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料の場合には
「富化度」と□呼ばれている。しかし本明細書において
は、これら両方を含めて「燃料濃縮度」と表現している
。
ニウム−ウラン混合酸化物燃料である。核分裂性物質濃
度は、ウラン酸化物燃料の場合には通常「濃縮度」と呼
ばれ、プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料の場合には
「富化度」と□呼ばれている。しかし本明細書において
は、これら両方を含めて「燃料濃縮度」と表現している
。
［作用］
燃料集合体内で出力の高いのは外層側に位置する燃料棒
である。本発明ではそれら外層燃料棒の燃料濃縮度を軸
方向中間部より比較的出力の低い両端部で増加させるこ
とによって両端周辺領域の出力を増大させるとともに、
出力ビーキングの生じる中心に中性子吸収の強い可燃性
毒物であるガドリニアを混入させることによって中心の
出力を相対的に低下させ、これらの二重効果により出力
ビーキングを大幅に低減させているのである。
である。本発明ではそれら外層燃料棒の燃料濃縮度を軸
方向中間部より比較的出力の低い両端部で増加させるこ
とによって両端周辺領域の出力を増大させるとともに、
出力ビーキングの生じる中心に中性子吸収の強い可燃性
毒物であるガドリニアを混入させることによって中心の
出力を相対的に低下させ、これらの二重効果により出力
ビーキングを大幅に低減させているのである。
［実施例］
第１図は本発明に係る圧力管型原子炉用燃料集合体の燃
料棒配列状態を示す説明図である。
料棒配列状態を示す説明図である。
同図Ａは３６本の燃料棒を同心円周上に三層に配列した
燃料集合体の例である。外層の１８本の燃料棒１０は低
濃縮混合酸化物燃料棒であり、内層の６本の燃料棒１２
および中間層の１２本の燃料棒１４は高濃縮混合酸化物
燃料棒である。
燃料集合体の例である。外層の１８本の燃料棒１０は低
濃縮混合酸化物燃料棒であり、内層の６本の燃料棒１２
および中間層の１２本の燃料棒１４は高濃縮混合酸化物
燃料棒である。
これら多数の燃料棒１０，１２．１４は、スペーサ支持
管に支持されているスペーサ（図示せず）によって水平
方向の構造的安定が図られるとともに、上下両端のクイ
ブレート（図示せず）で固定され、円形の圧力管１６内
に装荷される。
管に支持されているスペーサ（図示せず）によって水平
方向の構造的安定が図られるとともに、上下両端のクイ
ブレート（図示せず）で固定され、円形の圧力管１６内
に装荷される。
また同図Ｂに示す実施例は２８木の燃料棒を同心円周上
に三層配列した燃料集合体の例である。各層に配列され
た燃料棒の本数を除けば基本的な構成は同図Ａに示すも
のと同様だから、説明を簡略化するため対応する部分に
同一符号を付し、それらについての説明は省略する。
に三層配列した燃料集合体の例である。各層に配列され
た燃料棒の本数を除けば基本的な構成は同図Ａに示すも
のと同様だから、説明を簡略化するため対応する部分に
同一符号を付し、それらについての説明は省略する。
さて本発明が従来技術と顕著に相違する点は、外層燃料
棒１０の構造と中間層燃料棒１４の構造、並びにそれら
の組合せである。本発明においては、外層の燃料棒１０
は軸方向で２種類の燃料濃縮度を有するように構成され
ている。すなわち軸方向の１６に区分された領域のうち
出力ビーキングの高い１０領域の中間部２０の燃料濃縮
度を出力ビーキングの低い３領域ずつの上端部２２およ
び下端部２４の燃料濃縮度よりも１重量％程度低くしで
ある。中間部２０には低濃縮混合酸化物燃料ペレット２
６が装填され、上下両端部２２．２４には高濃縮混合酸
化物燃料ペレット２８が装填される。この高濃縮混合酸
化物燃料ペレット２８は、内層あるいは中間層の燃料棒
１２．１４で用いる燃料ペレットよりも１重量％程度低
くしである。また、中間層燃料棒１４の軸方向中心の１
領域に可燃性毒物であるガドリニアを０．１〜０．５重
量％の濃度で混入させた燃料ペレットを装填しである。
棒１０の構造と中間層燃料棒１４の構造、並びにそれら
の組合せである。本発明においては、外層の燃料棒１０
は軸方向で２種類の燃料濃縮度を有するように構成され
ている。すなわち軸方向の１６に区分された領域のうち
出力ビーキングの高い１０領域の中間部２０の燃料濃縮
度を出力ビーキングの低い３領域ずつの上端部２２およ
び下端部２４の燃料濃縮度よりも１重量％程度低くしで
ある。中間部２０には低濃縮混合酸化物燃料ペレット２
６が装填され、上下両端部２２．２４には高濃縮混合酸
化物燃料ペレット２８が装填される。この高濃縮混合酸
化物燃料ペレット２８は、内層あるいは中間層の燃料棒
１２．１４で用いる燃料ペレットよりも１重量％程度低
くしである。また、中間層燃料棒１４の軸方向中心の１
領域に可燃性毒物であるガドリニアを０．１〜０．５重
量％の濃度で混入させた燃料ペレットを装填しである。
本発明にかかる燃料集合体と従来の軸方向燃料濃縮度が
一様である燃料集合体の軸方向出力分布を第２図に示す
。同図において横軸は１６領域に分けられた軸方向位置
を表し左側が燃料棒の下端部、右側が燃料棒の上端部に
相当する。
一様である燃料集合体の軸方向出力分布を第２図に示す
。同図において横軸は１６領域に分けられた軸方向位置
を表し左側が燃料棒の下端部、右側が燃料棒の上端部に
相当する。
同図から明らかなように、本発明にかかる燃料集合体（
実線で示す）の軸方向出力ビーキング係数は従来技術（
破線で示す）に比べて約１３％も低減されている。これ
は比較的出力の低い上下両端部周辺の燃料濃縮度を増加
させることによりその周辺領域の出力を増大させると共
に、出力ビーキングの生じる中心に中性子吸収の強い可
燃性毒物であるガドリニアを混入させたことにより中心
の出力が相対的に低下した二重効果のためである。
実線で示す）の軸方向出力ビーキング係数は従来技術（
破線で示す）に比べて約１３％も低減されている。これ
は比較的出力の低い上下両端部周辺の燃料濃縮度を増加
させることによりその周辺領域の出力を増大させると共
に、出力ビーキングの生じる中心に中性子吸収の強い可
燃性毒物であるガドリニアを混入させたことにより中心
の出力が相対的に低下した二重効果のためである。
第３図は本発明にかかる燃料集合体（実線で示す）と従
来技術（破線で示す）の燃料集合体の実効増倍率の燃焼
度依存性を示すグラフである。同図から到達燃焼度は従
来の燃料集合体と比べて殆ど変わらず燃焼度の劣化が無
いことが判る。
来技術（破線で示す）の燃料集合体の実効増倍率の燃焼
度依存性を示すグラフである。同図から到達燃焼度は従
来の燃料集合体と比べて殆ど変わらず燃焼度の劣化が無
いことが判る。
Ｅ発明の効果コ
本発明は上記のように軸方向両端部における燃料濃縮度
を中間部のそれよりも高くした外層燃料棒を用いている
から両端部近傍の出力を増大させることができ、また軸
方向中心にガドリニアを混入した中間層燃料棒を用いて
いるから出力ビーキングの生じる中心の出力を相対的に
低下させることができ、これらの二重の作用によって軸
方向出力分布を従来技術に比し十数％も平坦化すること
ができるという優れた効果を有する。
を中間部のそれよりも高くした外層燃料棒を用いている
から両端部近傍の出力を増大させることができ、また軸
方向中心にガドリニアを混入した中間層燃料棒を用いて
いるから出力ビーキングの生じる中心の出力を相対的に
低下させることができ、これらの二重の作用によって軸
方向出力分布を従来技術に比し十数％も平坦化すること
ができるという優れた効果を有する。
また本発明で用いている可燃性毒物であるガドリニアに
は冷却材ボイド反応度係数の正側移行を抑制する作用が
あるから、従来の燃料集合体に比べて冷却材ボイド反応
度係数を負側へ移行させることができ、原子炉の安全性
や安定性向上に寄与しうる。
は冷却材ボイド反応度係数の正側移行を抑制する作用が
あるから、従来の燃料集合体に比べて冷却材ボイド反応
度係数を負側へ移行させることができ、原子炉の安全性
や安定性向上に寄与しうる。
更に本発明では外層燃料棒の高濃縮混合酸化物燃料ペレ
ットに中間層あるいは内層燃料棒のペレットより低いも
のを用いることができるから燃料濃縮度の増加はなく燃
料製造コストが高くなる虞れもない。
ットに中間層あるいは内層燃料棒のペレットより低いも
のを用いることができるから燃料濃縮度の増加はなく燃
料製造コストが高くなる虞れもない。
第１図Ａ、Ｂはそれぞれ本発明にがかる圧力管型原子炉
用燃料集合体の実施例を示す説明図、第２図は本発明と
従来技術における軸方向出力分布の相違を示す説明図、
第３図は実効増倍率の燃焼度依存性を示すグラフである
。 １０・・・外層燃料棒、１２・・・内層燃料棒、１４・
・・中間Ｎ燃料棒、２０・・・中間部、２２・・・上端
部、２４・・・下端部、２６・・・低濃度混合酸化物燃
料ペレット、２日・・・高濃縮混合酸化物燃料ペレット
。
用燃料集合体の実施例を示す説明図、第２図は本発明と
従来技術における軸方向出力分布の相違を示す説明図、
第３図は実効増倍率の燃焼度依存性を示すグラフである
。 １０・・・外層燃料棒、１２・・・内層燃料棒、１４・
・・中間Ｎ燃料棒、２０・・・中間部、２２・・・上端
部、２４・・・下端部、２６・・・低濃度混合酸化物燃
料ペレット、２日・・・高濃縮混合酸化物燃料ペレット
。
Claims (1)
- １、多数の燃料棒を同心円周上に多層配列した燃料集合
体において、外層の燃料棒の軸方向両端部における燃料
濃縮度を中間部のそれよりも高くし、かつ中間層の燃料
棒の軸方向中心に可燃性毒物であるガドリニアを混入さ
せたことを特徴とする圧力管型原子炉用燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60187640A JPS6247583A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60187640A JPS6247583A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247583A true JPS6247583A (ja) | 1987-03-02 |
| JPH0376874B2 JPH0376874B2 (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=16209650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60187640A Granted JPS6247583A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6247583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286529A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Toshiba Corp | 原子燃料サイクル施設の臨界管理方法、二酸化ウラン粉末の製造方法、原子炉燃料棒および燃料集合体 |
-
1985
- 1985-08-27 JP JP60187640A patent/JPS6247583A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286529A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Toshiba Corp | 原子燃料サイクル施設の臨界管理方法、二酸化ウラン粉末の製造方法、原子炉燃料棒および燃料集合体 |
| US8130896B2 (en) | 2007-05-15 | 2012-03-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of controlling criticality of nuclear fuel cycle facility, method of producing uranium dioxide powder, reactor fuel rod, and fuel assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0376874B2 (ja) | 1991-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |