JPS6262284A - Fast breeder reactor and fuel charging method thereof - Google Patents

Fast breeder reactor and fuel charging method thereof

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JPS6262284A
JPS6262284A JP60202291A JP20229185A JPS6262284A JP S6262284 A JPS6262284 A JP S6262284A JP 60202291 A JP60202291 A JP 60202291A JP 20229185 A JP20229185 A JP 20229185A JP S6262284 A JPS6262284 A JP S6262284A
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、炉心および炉心上部機構の熱的余裕を増大す
るのに好適な高速増殖炉の炉心およびその燃料装荷方法
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a fast breeder reactor core and a fuel loading method thereof suitable for increasing the thermal margin of the reactor core and upper core mechanism.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

高速増殖炉は、炉心内の核分裂性物質の核分裂反応によ
って発生する中性子を燃料親物質に吸収させ、これによ
り新しい核分裂性物質を炉心内に生産するものである。
A fast breeder reactor is a reactor in which neutrons generated by the fission reaction of fissile material within the reactor core are absorbed into the parent fuel material, thereby producing new fissile material within the reactor core.

この新しい核分裂性物質の生産、すなわち増殖により核
燃料を有効に利用することができる。
Nuclear fuel can be used effectively by producing this new fissile material, that is, by breeding it.

高速増殖炉の炉心は、一般に円柱状に形成され、核分裂
性物質の富化された炉心燃料集合体よりなる炉心領域お
よび燃料親物質を特徴とする特許ソケット領域とから形
成されている。また、炉心の周囲には、軸方向および径
方向ブランケットが設けられている。炉心には、燃料と
して濃縮ウランあるいはプルトニウムを富化したウラン
が装荷され、ブランケットには、燃料親物質として、例
えば、天然ウランあるいは劣化ウランが装荷される。そ
して、この燃料親物質が炉心から漏れ出る中性子を捕獲
することによシ有用な核分裂性物質が生産される。
The core of a fast breeder reactor is generally cylindrically shaped and is formed from a core region consisting of a core fuel assembly enriched with fissile material and a proprietary socket region characterized by fuel parent material. Additionally, axial and radial blankets are provided around the core. The reactor core is loaded with enriched uranium or plutonium-enriched uranium as fuel, and the blanket is loaded with, for example, natural uranium or depleted uranium as a fuel parent material. This fuel parent material then captures the neutrons leaking from the core, producing useful fissile material.

高速増殖炉においても、出力運転中は、炉心領域の核分
裂性物質の燃焼によシ反応度が失われる。
Even in fast breeder reactors, during power operation, reactivity is lost due to the combustion of fissile material in the core region.

この反応度損失を補償するために、燃焼初期の反応度を
大きくとり、所定期間、高速増殖炉が所定の出力を維持
できるように考慮している。高速増殖炉にあらかじめ付
加する反応度を余剰反応度といっている。余剰反応度に
見合った期間だけ燃料の燃焼が進むと、燃料の一部(例
えば全体のIA)は新しい燃料と交換される。これを部
分的分散バッチ式交換と称し、1回の燃料交換当シ、3
パッチ式なら炉心のIAの燃料集合体が新燃料と交換さ
れる。1つの燃料交換から次の燃料交換までの期間を燃
焼サイクル長さといい、燃料は(パッチ数)×(燃焼サ
イクル長さ)の間、炉内に滞在する。したがって、炉心
には、炉内滞在期間の異なる燃料、す表わち燃焼度の異
外る燃料がパッチ数の種類だけ存在することに力る。従
来、炉心に装荷された燃料は寿命(パッチ数×燃料すイ
クル長さ)の間、炉心内の同一場所に滞在せしめられる
のが普通である。
In order to compensate for this reactivity loss, consideration is given to increasing the reactivity at the initial stage of combustion so that the fast breeder reactor can maintain a predetermined output for a predetermined period of time. The reactivity added to the fast breeder reactor in advance is called surplus reactivity. Once the fuel has been burned for a period commensurate with the excess reactivity, a portion of the fuel (eg, the total IA) is replaced with fresh fuel. This is called a partially dispersed batch exchange, and it consists of one fuel exchange and three
In the case of the patch type, the IA fuel assembly in the core is replaced with new fuel. The period from one fuel change to the next is called the combustion cycle length, and the fuel stays in the furnace for (number of patches) x (combustion cycle length). Therefore, it is important that there are as many types of fuel in the core as there are patches, which have different stay periods in the reactor, that is, fuels with different burn-ups. Conventionally, fuel loaded into a reactor core is normally made to stay at the same location within the reactor core for its lifetime (number of patches x fuel cycle length).

核燃料サイクル費を低減するためには、炉心燃料の炉内
滞在期間を長期化して、燃料の平均取出燃焼度を高くす
ることが必要である。この場合、炉心内の燃料集合体の
間で炉内滞在期間のばらつきが大きくなるので、燃料集
合体出力のばらつきが大きくなる(出力のミスマツチフ
ァクターが増大する)。
In order to reduce nuclear fuel cycle costs, it is necessary to lengthen the stay period of core fuel in the reactor and increase the average fuel extraction burnup. In this case, the variation in the in-core residence period among the fuel assemblies in the reactor core increases, so the variation in the output of the fuel assemblies increases (the output mismatch factor increases).

出力ミスマツチファクターが大きくなると、次の2つの
問題が生じる。
When the output mismatch factor becomes large, the following two problems arise.

(1)炉心の熱的余裕の減少: 原子炉から取シ出し得る出力は燃料の最大出力密度に依
存するので、出力分布を可能な限シ平坦化することは重
要である。出力ミスマツチファクターが大きいと、最大
出力密度が、炉心燃料ペレットの熱的制限に基づく許容
値によシ近づくために、炉心の熱的余裕が減少すること
になる。
(1) Decrease in core thermal margin: Since the power that can be extracted from a nuclear reactor depends on the maximum power density of the fuel, it is important to flatten the power distribution as much as possible. A large power mismatch factor will reduce the thermal margin of the core as the maximum power density approaches the allowable value based on the thermal limitations of the core fuel pellets.

(2)炉心上部構造の寿命短縮: 燃料集合体を通る冷却材の流量は、その燃料集合体が炉
内で発生する最大出力に応じて決定される。したがって
、ミスマツチファクターが大きいと、集合体出力の最大
値と最小値の差が大きくなるために、集合体出力が小さ
い間、その集合体は過冷却(over eoollng
 )状態となり、集合体の出口温度が低く々る。隣接す
る集合体の一方が過冷却、他方が正常の冷却状態にある
と、夫々の集合体の出口からは、温度の異なる冷却材が
流出することになる。これらの冷却材は、容易に混合せ
ずに、層を成して流れることが知られており(サーマル
・ストライビング: Thermal stripin
gと呼ばれる)、このため炉心の上部構造には熱的な繰
り返し応力が加わる。これは、炉心上部構造の寿命を短
縮させることになる。
(2) Reducing the lifetime of the core superstructure: The flow rate of coolant through a fuel assembly is determined according to the maximum power that the fuel assembly generates in the reactor. Therefore, when the mismatch factor is large, the difference between the maximum and minimum values of the aggregate output becomes large, causing the aggregate to overcool while the aggregate output is small.
) state, and the outlet temperature of the aggregate becomes low. If one of the adjacent aggregates is supercooled and the other is in a normal cooling state, coolant having different temperatures will flow out from the outlet of each aggregate. These coolants are known to not mix easily and flow in layers (thermal striping).
g), which places repeated thermal stresses on the superstructure of the reactor core. This will shorten the life of the core superstructure.

従来よシ、高速増殖炉の炉心の熱的余裕を増大するため
の工夫がなされて来た。例えば特開昭58−19591
には、炉心の軸方向中心付近に、核分裂性物質の混入率
が炉心燃料より低い燃料を装荷し、かつその混入率を炉
心径方向周辺部はど高くすることが、炉心の出力分布平
坦化に効果的であることが開示されている。しかし、こ
の技術は使用する燃料の種類が増えるという問題がある
他、燃焼サイクル長期化による出力ミスマツチファクタ
ー増大を防止するための方策を認識しても女い。また、
炉心上部構造の寿命を短縮させるサーマルスイライピン
グを、長期燃焼サイクル時に緩和するため方策について
の開示がない。
Conventionally, efforts have been made to increase the thermal margin of the core of a fast breeder reactor. For example, JP-A-58-19591
In order to flatten the power distribution of the core, it is possible to load fuel with a lower mixing rate of fissile material than the core fuel near the axial center of the reactor core, and to make the mixing rate higher at the radial periphery of the core. has been disclosed to be effective. However, this technology has the problem of increasing the number of types of fuel used, and even if we are not aware of measures to prevent an increase in the output mismatch factor due to a prolonged combustion cycle. Also,
There is no disclosure of measures to mitigate thermal swiping, which shortens the life of the core superstructure, during long combustion cycles.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、高速増殖炉の出力ミスマツチファクターを低
減することによシ、炉心の熱的余裕の増大および炉心上
部構造の寿命短縮の防止が可能な高速増殖炉炉心および
それを実現するための燃料装荷方法を提供することにお
る。
The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to increase the thermal margin of the reactor core and shorten the life of the core superstructure by reducing the output mismatch factor of fast breeder reactors. The purpose of the present invention is to provide a fast breeder reactor core that can prevent this and a fuel loading method for realizing it.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明によれば、内部ブランケットを形成するための軸
方向区画部を有する多数本の燃料集合体の束で構成され
、それにより径方向に拡がる円盤状の内部ブランケット
を具備する円柱状の高速増殖炉炉心であって、内部ブラ
ンケットを有する炉心領域のうち径方向中央領域に装荷
されている燃料集合体よりも径方向周辺寄りの領域に装
荷されている燃料集合体の方が、高い燃焼度を有してい
ることを特徴とする高速増殖炉炉心が提供される。
According to the invention, a cylindrical fast breeder comprising a bundle of multiple fuel assemblies with axial compartments for forming an internal blanket, thereby comprising a radially extending disc-shaped internal blanket. In a reactor core, fuel assemblies loaded in a region closer to the radial periphery have a higher burnup than fuel assemblies loaded in a radially central region of the core region having an internal blanket. A fast breeder reactor core is provided, characterized in that it has the following features:

また、本発明によれば、かかる高速増殖炉炉心は、内部
ブランケットを有する炉心領域へ装荷する燃料集合体を
、その燃焼度の低い間は該炉心領域の径方向中央領域に
装荷し、その燃焼度が所定値よシ高くなったとき径方向
周辺寄りの領域に装荷し直すことを特徴とする燃料装荷
方法により実現することができる。
Further, according to the present invention, in such a fast breeder reactor core, the fuel assemblies to be loaded into the core region having an internal blanket are loaded in the radially central region of the core region while the burnup is low, and the fuel assemblies are loaded into the radially central region of the core region, and the This can be realized by a fuel loading method characterized by reloading fuel to a region closer to the radial periphery when the fuel temperature becomes higher than a predetermined value.

本発明の原理は次のようである。The principle of the present invention is as follows.

(1)炉心径方向中心付近の燃料集合体の出力は燃焼と
ともに内部ブランケットに蓄積する核分裂性物質によシ
大きく変動する。そこで、炉心中心付近の領域に始めに
装荷された燃料集合体を、従来のように寿命の末期(パ
ッチ数×燃焼すイクル長さ)まで同一場所に滞在させる
ということはせず、その燃焼度が低い間だけそこに滞在
させるとともに、残りの期間は内部ブランケットを有す
る炉心周辺寄りの領域に装荷し直す。これによシ、炉心
径方向中心付近の領域に装荷された燃料集合体の燃焼に
伴なう出力変動を低減すると共に出力ミスマツチファク
ターも極めて小さくできる。
(1) The output of the fuel assembly near the radial center of the core varies greatly depending on the fissile material that accumulates in the internal blanket during combustion. Therefore, instead of having the fuel assemblies initially loaded in the area near the center of the reactor core remain in the same place until the end of their life (number of patches x burning cycle length) as in the past, we It stays there only as long as the temperature is low, and for the rest of the time it is reloaded into an area near the core with an internal blanket. Thereby, it is possible to reduce output fluctuations caused by combustion of the fuel assemblies loaded in the region near the radial center of the core, and to make the output mismatch factor extremely small.

(2)最大出力密度を低減して炉心の熱的余裕を増大す
るためには、出カーーキング係数を小さくする必要があ
る。軸方向出力♂−キング係数は、炉心の軸方向中心部
に出力密度が小さく、また反応度の低い内部プランケッ
トを置くことによって従来と同様小さくできる。一方、
径方向出カーーキングについては、上記(1)で説明し
たよう表、燃焼度の高い燃料を、内部ブランケットを有
する炉心周辺寄りの領域に装荷していくことによシ、従
来よシ小さくすることが可能である。これは、燃焼度の
高い燃料はど内部ブランケットに蓄積した核分裂性物質
の量が多く、これが炉心径方向の出力の落ち込みを緩和
することによる。
(2) In order to reduce the maximum power density and increase the thermal margin of the core, it is necessary to reduce the out-kerking coefficient. The axial power ♂-King coefficient can be made smaller as in the conventional case by placing an internal plunket with low power density and low reactivity in the axial center of the core. on the other hand,
As explained in (1) above, radial carking can be made smaller than before by loading high-burnup fuel into the area near the periphery of the core, which has an internal blanket. It is possible. This is because there is a large amount of fissile material accumulated in the blanket inside the high-burnup fuel throat, which alleviates the drop in power in the radial direction of the core.

以上の原理に基づき、本発明によれば出力のミスマツチ
ファクターおよび最大出力密度を低減することが可能と
なる。
Based on the above principle, the present invention makes it possible to reduce the output mismatch factor and maximum output density.

〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。なお、こと
で対象とする炉心にはプルトニウムとウランの混合酸化
物を燃料とし、劣化ウラン酸化物をブランケット燃料と
し、液体ナトリウムを冷却材として使用するものをとシ
上げる。
[Embodiment of the Invention] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. The target reactor core is one that uses a mixed oxide of plutonium and uranium as fuel, depleted uranium oxide as blanket fuel, and liquid sodium as a coolant.

本実施例の炉心の縦断面概念図を第2図に、炉心の水平
断面図を第3図に示す。第2図と第3図において、部分
領域11A、IIBおよびIICよシなる円柱状の炉心
(その全体を符号11で表わす)の周囲には、燃料親物
質を主成分とする径方向ブランケット12および上部、
下部軸方向ブランケット13.14が設置しである。炉
心11は富化度1種類の燃料によりて構成しである。炉
心11の内部には、燃料親物質を主成分とする炉心径方
向に拡がる円盤状の内部ブランケット15が設けである
。従って、炉心燃料集合体は、内部プ2ソケットを有す
るものと、内部ブランケットを有しないものと2種類が
ある。すなわち、炉心11において、内部ブランケット
15の存する領域11AおよびIIBには、軸方向中央
部に内部ブランケットを構成する燃料親物質を主成分と
する軸方向区画部を有する燃料集合体が装荷され、内部
ブランケットの存しない領域11Cには軸方向中央部に
そのよう表区画部を有しない燃料集合体が装荷される。
A conceptual longitudinal cross-sectional view of the core of this embodiment is shown in FIG. 2, and a horizontal cross-sectional view of the core is shown in FIG. 3. In FIG. 2 and FIG. 3, a radial blanket 12 mainly composed of a fuel parent substance and top,
A lower axial blanket 13.14 is installed. The reactor core 11 is composed of fuel of one type of enrichment. Inside the core 11, there is provided a disk-shaped internal blanket 15 that is mainly composed of a fuel parent material and that extends in the radial direction of the core. Therefore, there are two types of core fuel assemblies: those with internal blankets and those without internal blankets. That is, in the reactor core 11, the regions 11A and IIB where the internal blanket 15 exists are loaded with fuel assemblies having an axial section mainly composed of the fuel parent material constituting the internal blanket in the axial center, and A fuel assembly that does not have such a front section at the center in the axial direction is loaded in the region 11C where no blanket exists.

内部ブランケット厚さは径方向に一定されている。The inner blanket thickness is radially constant.

炉心径方向中心付近の領域11Aに装荷されている燃料
集合体の燃焼度は、それよりも炉心周辺寄りの領域11
Bに装荷されている燃料集合体の燃焼度よシ低くなって
いる。すなわち、内部ブランケットを有する燃料集合体
は、まず炉心領域11Aに装荷され、燃焼度がある程度
高くなったところで、炉心領域11Bに装荷し直される
。従って、燃焼度はIIAよfillBの方が高い。一
方、周辺の炉心領域11Cは通常の3パッチ分散装荷で
あって、燃焼度の異る燃料集合体が混在している。
The burnup of the fuel assemblies loaded in the region 11A near the radial center of the core is higher than that in the region 11A nearer to the periphery of the core.
The burnup is lower than that of the fuel assembly loaded in B. That is, the fuel assembly having the internal blanket is first loaded into the core region 11A, and when the burnup reaches a certain level, it is reloaded into the core region 11B. Therefore, the burnup is higher in fillB than in IIA. On the other hand, the peripheral core region 11C is loaded in a normal three-patch distributed manner, and fuel assemblies with different burn-ups are mixed together.

すなわち第1図は本実施例の燃料集合体の装荷パターン
を示すものである。但し本図は図示の簡略化のため炉心
およびブランケットのIA象限について示したものであ
るが、他の5A象限も同様である。図中の各六角形は各
燃料集合体を示しておシ゛、その中に記入された数字は
、交換パッチ番号、すなわちその燃料集合体の炉心中で
の滞在が何年目であるかを示している。同一の交換パッ
チ番号の燃料集合体は同一時期に交換または再装荷され
る。また黒丸で示したものは制御棒である。
That is, FIG. 1 shows the loading pattern of the fuel assembly of this embodiment. However, this figure shows the IA quadrant of the core and blanket for the sake of simplification, but the same applies to the other 5A quadrants. Each hexagon in the diagram represents a fuel assembly, and the number written inside each hexagon represents the replacement patch number, that is, the number of years the fuel assembly has been in the core. ing. Fuel assemblies with the same replacement patch number are replaced or reloaded at the same time. Also, the black circles indicate control rods.

本図かられかるように、炉心領域11Aには滞在1年目
および2年目の燃料集合体のみが存し、炉心領域11B
には滞在3年目の燃料集合体のみが存する。すなわち、
炉心領域11Aに2年間滞在した燃料要素は3年目に炉
心領域11Bに移され、その跡に新しい1年目の燃料集
合体が装荷され、また炉心領域11Bで3年目の滞在を
終えた燃料集合体は炉外へ取出される。他方、炉心領域
11Cにおいては、通常の3パッチ分散装荷が力され、
そこでは各燃料集合体は3年間同一場所に留る。
As can be seen from this figure, only the fuel assemblies from the first and second years of stay exist in the core region 11A, and the core region 11B
Only the fuel assembly from the third year of his stay exists. That is,
The fuel elements that stayed in core region 11A for two years were moved to core region 11B in the third year, and a new first-year fuel assembly was loaded in its place, and the fuel element ended its third year stay in core region 11B. The fuel assembly is taken out of the reactor. On the other hand, in the core region 11C, normal three-patch distributed loading is applied,
There, each fuel assembly remains in the same location for three years.

本実施例における炉心の設計ノ4ラメータおよび運転条
件は第1表に示す通シである。原子炉熱出力は約250
0 MW 、燃料交換間隔(燃焼サイクル長さ)は1年
、燃料交換パッチ数は3である。炉心燃料スミア密度は
87チ理論密度、内部ブランケット燃料には軸方向ブラ
ンケットの燃料をそのまま使用するものとする。
The core design parameters and operating conditions in this example are as shown in Table 1. The reactor thermal output is approximately 250
0 MW, refueling interval (combustion cycle length) is 1 year, and number of refueling patches is 3. It is assumed that the core fuel smear density is 87 cm theoretical density, and the axial blanket fuel is used as is for the internal blanket fuel.

第  1  表 これに対して、従来例に基づく高速増殖炉の炉心の縦断
面概念図、水平断面図および燃料装荷パターン(1/6
象限)を夫々第4図、第5図および第6図に示す。図示
の如く、炉心は内部ブランケットを有する領域21Aと
その外側の、内部ブランケットを有しない領域21Bと
からなっていて、炉心の全領域について3パッチ分散装
荷がなされており、内部ブランケットを有する炉心燃料
集合体は、燃焼度が高くなっても装荷場所は、変わらず
、寿命を全うするまで最初の場所にとどまる。
In contrast, Table 1 shows a conceptual longitudinal cross-sectional view, a horizontal cross-sectional view, and a fuel loading pattern (1/6
quadrants) are shown in FIGS. 4, 5 and 6, respectively. As shown in the figure, the core consists of a region 21A having an internal blanket and a region 21B outside the region having no internal blanket, and three patches are distributed over the entire region of the core, and the core fuel having an internal blanket is The loading location of the assembly does not change even if the burn-up increases, and it remains at the initial location until the end of its life.

すなわち、全ての領域で燃焼度の異なる燃料を混在させ
ている。
In other words, fuels with different burn-ups are mixed in all regions.

内部ブランケットを含む燃料集合体の燃料交換方式を前
記本発明実施例と従来例とで比較すると次の第2表のよ
うになる。内部ブランケットを含″!、力い燃料集合体
については従来例と本発明実施例は同じである。
A comparison of the fuel exchange methods for fuel assemblies including internal blankets between the embodiment of the present invention and the conventional example is as shown in Table 2 below. The conventional example and the embodiment of the present invention are the same in terms of the strength of the fuel assembly, including the inner blanket.

第  2  表 したがって、従来例が炉心の全領域にわたυ、3バツチ
交換となるのに対し、本発明実施例の炉心では、内部ブ
ランケットを有する燃料集合体については炉心径方向中
心付近の領域11Aでは2パツチ交換、内部ブランケッ
トを有する炉心周辺寄りの領域11Bでは1パツチ交換
となる。すなわち本発明実施例の炉心では、新燃料はま
す、炉心径方向中心付近の領域11Aに装荷され、そこ
で2年間燃焼し、次に内部ブランケットを有する炉心周
辺寄りの領域11Bに装荷し直され、そこで1年間燃焼
した後、炉心から引抜かれ、再処理施設へ送られるわけ
である。
Table 2 Therefore, in contrast to the conventional example where υ is replaced in three batches over the entire region of the core, in the core of the embodiment of the present invention, for the fuel assembly having an internal blanket, the region 11A near the radial center of the core is replaced. In this case, two patches will be replaced, and in the region 11B near the core, which has an internal blanket, one patch will be replaced. That is, in the reactor core of the embodiment of the present invention, new fuel is first loaded into a region 11A near the radial center of the core, burned there for two years, and then reloaded into a region 11B near the periphery of the core having an internal blanket. After burning there for one year, it is extracted from the core and sent to a reprocessing facility.

平衡サイクルの初期および末期での本発明実施例におけ
る出力の径方向分布を第7図に、従来例におけるそれを
第8図に示す。出力は軸方向積分値のパッチ平均値(燃
焼度の異なる燃料集合体出力の平均値に相当する)とし
て表わした。図中の実線および破線は夫々サイクルの初
期と末期を表わす。出力の径方向分布の平坦性は、本発
明実施例の炉心の方が従来例よシ優れている。
The radial distribution of the output in the embodiment of the present invention at the beginning and end of the equilibrium cycle is shown in FIG. 7, and that in the conventional example is shown in FIG. The power was expressed as a patch average value of the axial integral value (corresponding to the average value of the power of fuel assemblies with different burn-ups). The solid line and broken line in the figure represent the beginning and end of the cycle, respectively. Regarding the flatness of the radial distribution of power, the core of the embodiment of the present invention is superior to the conventional example.

第3表には、燃焼サイクル初期における出力ビーキング
係数と燃料集合体の燃焼による最大の出力変動を本発明
と従来例とで比較した。
Table 3 compares the power peaking coefficient at the beginning of the combustion cycle and the maximum power fluctuation due to combustion of the fuel assembly between the present invention and the conventional example.

第  3  表 本発明実施例の炉心では、出力密度がパッチ数1の炉心
領域で最大となるのに対し、従来例の炉心ではパッチ数
3の領域で生じること、また、パッチ平均の出力ビーキ
ング係数が本発明実施例では従来例の炉心より改善され
る(約2チ)ことによシ、従来例の炉心と比べると、本
発明実施例の炉心ではトータルの出カーーキング係数は
約5チ小さくな9ている。出力密度が最大となる領域は
、設計により変わって来る。パッチ数が3の領域で、出
力密度が最大とまるような設計では、ミスマ。
Table 3 shows that in the core of the embodiment of the present invention, the power density is maximum in the core region with one patch, whereas in the conventional core, it occurs in the region with three patches, and the patch average power peaking coefficient In the embodiment of the present invention, the total output kerking coefficient is improved (by about 2 inches) over that of the conventional core.Compared to the conventional core, the total output kerking coefficient is about 5 inches smaller in the core of the embodiment of the present invention. There are 9. The region where the power density is maximum varies depending on the design. For designs where the output density is maximized in the area where the number of patches is 3, use Misma.

チファクターは両炉心で同等となるが、この場合でも、
パッチ平均の出力ビーキング係数の改善効果は得られる
。また、燃料集合体の燃焼による出力変動の最大値は、
パッチ数が少ない本発明実施例の炉心の方が従来例の炉
心よシ約25%小さくなる。これは、パッチ数1の領域
の燃焼による出力変動が小さいことによる。これらの効
果は〔発明の概要〕の項の(2)で述べた原理によシ説
明される。
The chifactor is the same for both cores, but even in this case,
The effect of improving the patch average output peaking coefficient can be obtained. In addition, the maximum value of output fluctuation due to combustion of the fuel assembly is
The core of the embodiment of the present invention, which has fewer patches, is approximately 25% smaller than the core of the conventional example. This is because the output fluctuation due to combustion in the area where the number of patches is 1 is small. These effects can be explained by the principle stated in (2) of the [Summary of the Invention] section.

なお、上記の実施例ではパッチ数を3としたヵζ第9図
のようにパッチ数を4.または第10図のようにパッチ
数を2とした実施例でもよい。
In addition, in the above embodiment, the number of patches is 3, and as shown in FIG. 9, the number of patches is 4. Alternatively, an embodiment in which the number of patches is two as shown in FIG. 10 may be used.

第11図と第12図は、夫々本発明の別の実施例を示す
炉心の縦断面概念図である。第11図では炉心は内部ブ
ランケットを有する領域31A。
FIGS. 11 and 12 are conceptual vertical cross-sectional views of a core showing other embodiments of the present invention, respectively. In FIG. 11, the core has an internal blanket region 31A.

31B1およびその外側の、よシ小さい厚さの内部ブラ
ンケットを有する領域31C,31Dよシなる。第12
図では、炉心は上記と同様の内部ブランケットを有する
領域41A〜41Dとその外側の内部ブランケットを有
しない領域411よりなる。
31B1 and regions 31C and 31D outside of it, which have inner blankets of smaller thickness. 12th
In the figure, the core consists of regions 41A to 41D having internal blankets similar to those described above and a region 411 outside of the regions 411 without internal blankets.

内部ブランケットを有する領域に関し、第11図では、
炉心領域31A、31Cには燃焼度の低い燃料集合体が
装荷され、一方、領域31Aの外側の領域31B、およ
び領域31Cの外側の炉心領域31Dには夫々、領域3
1Aおよび領域31Cから来る燃料集合体が再装荷され
て、燃焼度の高い領域を形成する。第12図でも同様に
、炉心領域41A、41Cとその夫々の外側の炉心領域
41B、41Dには夫々、低燃焼度の燃料集合化および
高燃焼度の燃料集合体が装荷される。いずれの実施例に
おいても、先に述べた第1の実施例と同様に、出力ミス
マツチファクターと最大出力密度の低減に効果がある。
Regarding the area with internal blanket, in FIG.
The core regions 31A and 31C are loaded with fuel assemblies with low burnup, while the region 31B outside the region 31A and the core region 31D outside the region 31C are loaded with the fuel assemblies having a low burnup.
Fuel assemblies coming from 1A and region 31C are reloaded to form a high burnup region. Similarly in FIG. 12, low burnup fuel assemblies and high burnup fuel assemblies are loaded in the core regions 41A, 41C and the core regions 41B, 41D outside of the core regions 41A, 41C, respectively. Both embodiments are effective in reducing the output mismatch factor and maximum output density, similar to the first embodiment described above.

なお、内部ブランケットを有さない炉心領域においても
上記のように燃焼度に応じて集合体を再装荷スることK
よシ出カビーキング係数とミスマツチを小さくできる。
In addition, even in the core region that does not have an internal blanket, it is possible to reload the aggregate according to the burnup as described above.
The output molding coefficient and mismatch can be reduced.

第・11 図と第12図のいずれの実施例も、本発明を
適用しない場合、すなわち、内部ブランケットを有する
炉心燃料集合体の装荷場所が、燃焼度に依存せず一定の
炉心(通常のパッチ分散装荷方式をとる)の場合と比べ
て、前記第1の実施例と同様に、出力ミスマツチファク
ターと最大出力密度は低減される。゛本発明適用による
相対的な改善の度合(適用後の最大重′j密度/適用前
の最大出力密度など)は、第11図。
In both the embodiments shown in Fig. 11 and Fig. 12, the case where the present invention is not applied, that is, the loading location of the core fuel assembly having an internal blanket is fixed at a constant core (ordinary patch Similar to the first embodiment, the output mismatch factor and the maximum output density are reduced compared to the case where a distributed loading method is adopted.゛The relative degree of improvement by applying the present invention (maximum weight 'j density after application/maximum power density before application, etc.) is shown in Figure 11.

第12図の実施例でも前記第1の実施例とほぼ同じと考
えてよい。
The embodiment shown in FIG. 12 can be considered to be almost the same as the first embodiment.

なお前記第1の実施例、第11図、第12図の各実施例
を比較するに、最大出力密度に関して、定性的には、内
部ブランケット厚を、中心で厚く、周辺で薄くシ、かつ
内部ブランケットを径方向ブランケットまで伸ばさない
炉心構成とすることが最良であることが、わかっている
ので、これに本発明を適用した第12図の実施例が最も
優れていると思われる。しかし、第11図の実施例も最
大出力密度に関しては、前記第1の実施例と同等ないし
、よシ良好であると考えられる。なお、′参考までに述
べると、内部ブランケット構成と最大出力密度の相関に
ついては、特開昭57−119280(57,7,24
)にパッチ分散装荷方式の場合につき詳細が記述されて
いる。
Comparing the first embodiment, the embodiments shown in FIGS. 11 and 12, qualitatively, regarding the maximum output density, the internal blanket thickness is thicker at the center and thinner at the periphery, and Since it is known that it is best to have a core configuration in which the blanket does not extend to the radial blanket, the embodiment shown in FIG. 12 in which the present invention is applied to this is considered to be the best. However, the embodiment shown in FIG. 11 is considered to be equivalent to or even better than the first embodiment in terms of maximum output density. For reference, the correlation between the internal blanket configuration and the maximum output density is described in Japanese Patent Application Laid-open No. 57-119280 (57, 7, 24
) describes the details regarding the patch distributed loading method.

燃料集合体を再装荷するパターンを、移動する集合体数
を最小化する観点からも決定する事は、原子炉稼動率を
向上する上で重要である。その一実施例を第13図に示
す。同図(、)はその炉心断面概念図、同図(b)は燃
料装荷パターンを示す。本実施例では炉心は、内部ブラ
ンケットを有する領域51A、51B、51Cおよび、
その周囲の内部ブランケットを有しない領域51Dよシ
なる。この炉心では、領域51Aと510は第一の実施
例における領域11AとIIBと夫々同じであるが、そ
の間に新たに領域51Bを設けている。この領域は51
B1パッチ番号1〜3の組合せた領域であり、この領域
では燃料集合体の移動は行なわないものとする。この場
合、第1図の実施例と比べると、領域51Bがあるため
、最大線出力密度とミスマツチファクターは若干大きく
なるが、領域51Aから領域51Cへと移動する燃料集
合体の本数が低減できるため、燃料交換のために原子炉
を停止させる期間が短くなるという利点がある。
Determining the reloading pattern of fuel assemblies from the viewpoint of minimizing the number of assemblies to be moved is important in improving reactor operating efficiency. One embodiment is shown in FIG. The figure (,) shows a conceptual cross-sectional view of the core, and the figure (b) shows the fuel loading pattern. In this example, the core includes regions 51A, 51B, 51C with internal blankets and
The region 51D has no inner blanket around it. In this core, regions 51A and 510 are respectively the same as regions 11A and IIB in the first embodiment, but a new region 51B is provided between them. This area is 51
This area is a combination of B1 patch numbers 1 to 3, and the fuel assembly is not moved in this area. In this case, compared to the embodiment shown in FIG. 1, the maximum linear power density and mismatch factor are slightly larger due to the presence of the region 51B, but the number of fuel assemblies moving from the region 51A to the region 51C can be reduced. This has the advantage of shortening the period during which the reactor is shut down for fuel exchange.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、従来炉心と比べ
、最大出力密度が約5%低減でき、また燃料集合体の燃
焼に伴う出力変動を約25チ低減できる。これらの効果
は、炉心の熱的余裕を増大するとともに、炉心上部構造
の寿命短縮を防止するのに役立つ。また、高速増殖炉の
経済性向上のひとつの鍵である燃焼サイクルの長期化が
より一層可能なものとなる。
As explained above, according to the present invention, the maximum power density can be reduced by about 5% compared to the conventional core, and the power fluctuation due to combustion of the fuel assembly can be reduced by about 25 inches. These effects increase the thermal margin of the core and help prevent shortening of the life of the core superstructure. In addition, it becomes possible to further lengthen the combustion cycle, which is one of the keys to improving the economic efficiency of fast breeder reactors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る燃料装荷/ぐターンを
示す図、第2図および第3図は夫々同実施例の炉心の縦
断面概念図および横断面図、第4図および第5図は従来
例に係る炉心の夫々縦断面概念図および横断面図、第6
図は該従来例における燃料装荷パターンを示す図、第7
図は本発明実施例における平衡サイクルの初期および末
期での出力の径方向分布を示す図、第8図は従来例にお
ける同様の図、第9図および第10図は第1図の実施例
の変形例に係る夫々異る燃料装荷パターンを示す図、第
11図および第12図は夫々本発明の他の異る実施例に
係る炉心縦断面概念図、第13図(&)および同(b)
は、夫々、本発明の更に他の実施例に係る炉心の縦断面
概念図および燃料装荷パターンを示す図である。 11A、11B、11C・・・炉心領域12・・・径方
向ブランケット 13.14・・・軸方向ブランケット 15・・・内部ブランケット 21A、21B;31A〜31D:41A〜41E:5
1A〜51D・・・炉心領域第3図 第4図 第5図 第7図 炉心径方向位置 1心径方向イΩ置 第11図 第12図
FIG. 1 is a diagram showing a fuel loading/gut turn according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are a vertical cross-sectional conceptual diagram and a cross-sectional view, respectively, of the core of the same embodiment, and FIGS. Figure 5 is a conceptual vertical cross-sectional view and cross-sectional view of a conventional reactor core, respectively;
Figure 7 shows the fuel loading pattern in the conventional example.
The figure shows the radial distribution of the output at the beginning and end of the equilibrium cycle in the embodiment of the present invention, FIG. 8 is a similar diagram in the conventional example, and FIGS. FIGS. 11 and 12 are diagrams showing different fuel loading patterns according to modified examples, and FIGS. )
2A and 2B are diagrams respectively showing a longitudinal cross-sectional conceptual diagram and a fuel loading pattern of a reactor core according to still another embodiment of the present invention. 11A, 11B, 11C... Core region 12... Radial blanket 13.14... Axial blanket 15... Internal blanket 21A, 21B; 31A to 31D: 41A to 41E: 5
1A to 51D...Core area Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 7 Core radial position 1 Core radial direction AΩ position Fig. 11 Fig. 12

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)燃料親物質を主成分とする内部ブランケットを形
成するための軸方向区画部を有する多数本の燃料集合体
の束で構成され、それにより径方向に拡がる円盤状の内
部ブランケットを具備する円柱状の高速増殖炉炉心であ
って、内部ブランケットを有する炉心燃料集合体のうち
、径方向中央領域に装荷されている燃料集合体よりも径
方向周辺寄りの領域に装荷されている燃料集合体の方が
、高い燃焼度を有していることを特徴とする高速増殖炉
炉心。
(1) Consisting of a bundle of multiple fuel assemblies having axial partitions for forming an internal blanket whose main component is a fuel parent substance, thereby providing a disk-shaped internal blanket that expands in the radial direction. In a cylindrical fast breeder reactor core, among the core fuel assemblies having an internal blanket, the fuel assemblies are loaded in a region closer to the radial periphery than the fuel assemblies loaded in the radially central region. A fast breeder reactor core characterized by having a higher burnup.
(2)燃料親物質を主成分とする内部ブランケットを形
成するための軸方向区画部を有する多数本の燃料集合体
の束で構成され、それにより径方向に拡がる円盤状の内
部ブランケットを具備する円柱状の高速増殖炉炉心の燃
料装荷方法であって、内部ブランケットを有する炉心領
域へ装荷する燃料集合体を、その燃焼度の低い間は該炉
心領域の径方向中央領域に装荷し、その燃焼度が所定値
より高くなったとき径方向周辺寄りの領域に装荷し直す
ことを特徴とする高速増殖炉炉心の燃料装荷方法。
(2) Consisting of a bundle of multiple fuel assemblies having axial partitions for forming an internal blanket whose main component is a fuel parent substance, thereby providing a disk-shaped internal blanket that expands in the radial direction. A method of loading fuel into a cylindrical fast breeder reactor core, in which fuel assemblies are loaded into a core region having an internal blanket, and are loaded into the radially central region of the core region while the burnup is low. A fast breeder reactor core loading method characterized by reloading fuel to a region closer to the radial periphery when the fuel temperature becomes higher than a predetermined value.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013510314A (en) * 2009-11-06 2013-03-21 シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー Method and system for moving a nuclear fuel assembly in a fission reactor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013510314A (en) * 2009-11-06 2013-03-21 シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー Method and system for moving a nuclear fuel assembly in a fission reactor

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