JPS6263887A - 高速増殖炉 - Google Patents

高速増殖炉

Info

Publication number
JPS6263887A
JPS6263887A JP60203275A JP20327585A JPS6263887A JP S6263887 A JPS6263887 A JP S6263887A JP 60203275 A JP60203275 A JP 60203275A JP 20327585 A JP20327585 A JP 20327585A JP S6263887 A JPS6263887 A JP S6263887A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
fuel
reactor
fast breeder
burnup
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
JP60203275A
Other languages
English (en)
Inventor
亮司 桝見
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60203275A priority Critical patent/JPS6263887A/ja
Publication of JPS6263887A publication Critical patent/JPS6263887A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は高速増殖炉に係り、特に燃料コスト低減に好適
な高速増殖炉に関する。
〔発明の背景〕
周知のように高速増殖炉は、原子炉の炉心で核分裂等に
より発生する中性子を燃料親物質に吸収させて新しい核
分裂性物質を生産するいわゆる増殖を行わせるようにし
てあり、これによって燃料の有効利用が図れるという特
徴を有する。このような高速増殖炉の炉心は、一般に燃
料集合体を束ねて円柱状に形成され、この炉心の周囲部
には燃料親物質を主成分とする軸方向及び径方向ブラン
ケットが周設しである。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、人煙ウラ
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り
有用な核分裂性物質が生産される。
このような高速増殖炉の特徴を生かし、燃料コストを低
減するためには、原子炉の運転期間を延長し燃料の燃焼
度(単位重態から取り出すエネルギー)を高くすること
が必要であり、電気出力10100Oクラスの大型炉で
は従来の約750Wd/lから、現在は1. OO〜1
50GWd/lまで燃焼度を高めた検討が行なわれてい
る。
ところで、一般に原子炉は、原子炉起動時の出力上昇及
び定格出力達成後の燃焼によりその反応度が失なわれる
。したがって、それらり反応度損失を補償するため、通
常は燃焼初期に原子炉に燃料を余分に装荷している。こ
れにより生じる余分の反応度を余剰反応度という。原子
炉には中性子−2吸収物質を含んだ制御棒が備えてあり
、運転中は三れを炉心に挿入して反応度を減じ、原子炉
がちょうど臨界になるようにしている。
原子炉の運転期間を延長して燃料の燃焼度を高くすると
、燃焼によって失なわれる反応度が大きくなり、燃焼初
期の余剰反応度を大きくする必要がある。このため、制
御棒の反応度を大きくする必要がある、このためには次
の2つの方法がある。
第1は制御棒の本数を増やすこと、第2は制御棒に含ま
れる中性子吸収物質の濃度を高くして、制御棒1本当た
りの反応度を大きくすることであるや第1の方法は炉心
体積が増大するため、プラントコスト上昇につながる。
また、第2の方法では。
制御棒の周囲の燃料集う体の出力が下がり過ぎ、制御棒
から離れた燃料集合体で大きな出力ピークが生じ、燃料
の熱的余裕が減少するという問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、運転サイクルを長期化し、燃料の平均
取出し燃料度を増大された場合の、燃料の熱的余裕を増
大し、燃料サイクルコストを低減する高速増殖を提供す
ることにある、 〔発明の概要〕 本発明の特徴は、核分裂性物質を富化した燃料親物質を
主成分とする燃料集合体を複数個束ねてなる炉心、及び
中性子吸収材を主成分とし運転中に炉心内部に挿入され
る複数個の制御棒とからなる高速増殖炉において、前記
燃料集合体を、その燃焼度の低い間は炉心の径方向外側
領域に装荷し、燃焼が進むにつれて制御棒周辺領域、さ
らに炉心の径方向内側領域に順次装荷しなおすことにあ
る。
本発明の動機となったのは、燃料の高燃焼度化に伴なっ
て生じた次の2つの現象の発明者による発見である。
】、高燃焼度化を運転サイクル長期化により実現する場
合、余剰反応度を従来よりも大きくとる必要がある。し
たがって余剰反応度を補償する制御棒の反応度価値も大
きくとる必要がある。このため燃焼サイクル初期の制御
棒の炉心への挿入率が大きい場合に、制御棒の周囲の燃
料集合体の出力が下がり過ぎ、制御棒から離れた煙流集
合体で大きな出力ピークが生ずるという問題がある。
2、ffi料集台集合体まれる核分裂性物質の割合は燃
焼度が高くなるにつれて減少するが、100〜150G
Wd/lの燃焼度では新燃料の75〜80%となる。
上記1によれば、炉心において中性子の洩れ、吸収によ
る中性子の消失の割合は、外側領域、制御棒周辺領域、
内側領域の順に小さくなる。したがって上記2によって
、燃焼とともに中性子の発生の割合の小さくなった燃料
集合体を、中性子の消失の割合の小さい領域の装荷しな
おしていくことにより、出力分布の平坦な高速増殖炉を
構成することかできる。
なお、初装荷炉心では、すべてが新燃料であり燃料集合
体によって燃焼度に差がない、シ、たがって、中性子の
消失の割合の大きい炉心の径方向外側領域の核分裂性物
質の富化度を高くし、次いで制御棒周辺領域、炉心の径
方向内側領域と中性子の消失の割合が小さくなるほど、
富化度を低くすることにより、平衡サイクルと同様に炉
心の出力分布を平坦化することができる。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の一実施例を第1図〜第4図により説明す
る。なお、対象とする炉心は、プルトニウムとウランの
混合酸化物を有する炉心燃料、主として減損ウランを有
するブランケット燃料が装荷され、冷却材として液体ナ
トリウムを用いた場合のものであるが、上記以外の燃料
、冷却材を使用した場合にも本発明を適用することは可
能である。
本発明に基づく高速増殖炉の燃料配置を第1図に、炉心
の概念図を第2図に、炉心の水平断面図を第3図にそれ
ぞれ示す。第2図と第3図において、円柱状の炉心】−
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2および軸方向ブランケット3が設置しである。また
反応度を調節するために、中性子吸収物質を主成分とす
る制御棒4が設けである。炉心1は核分裂性物質の富化
度1種類の燃料によって構成しである。燃料集合体はは
じめIAに装荷され、燃焼が進むにつれて、IB、1C
へと再装荷され、ICから取出される。
これを第1図の燃料配置図で見ると、各燃料集合体は1
サイクル目にはIAに、2サイクル目にはIBに、3サ
イクル目にICにそれぞれ装荷され3サイクル終了後炉
外へ取り出され、再処理施設へ向かう。
第4図は燃焼度に対する燃料の核分裂性物質富化度の変
化を示している。燃焼度50GWd/lでは燃焼初期の
約90%、100GWd/lでは約80%の富化度とな
ることがわかる。したがって、1サイクル平均燃焼度5
0GWd/lで3サイクル燃焼させ、1サイクルごとに
第2図のIAから、IB、iCへ燃焼集合体をS荷t、
5なおせば。
LA、IB、IGの各領域の燃料の燃焼サイクル初期の
富化度の比は、1.0 : O09: 0.8  とな
る。なお本実施例の設計条件は第1表に示すとおりであ
る。
これに対して、従来型均質炉心では、第6図に示すよう
にはじめから2種類の富化度の燃料から構成されている
。10.IHの領域に装荷される新燃料の富化度の比は
1゜1 : 0.9程度である。
燃料配置は第7図に示すようになっており、外側炉心I
D、内側炉心IEにそれぞれ炉内滞在期間、すなわち燃
焼度の償なる3種類の燃料集合体が混在している、この
ため各領域に含まれる燃料集合体の勤対的な富化度は、
外側炉心〕Dで約1.1゜約1.、O,約0.9 の3
種類、内側炉心IEで約0゜9.約0.8 、約0.7
 の3種類となる。したがって各領域の平均的な相対富
化度は、外側炉心IDで約J、0 、内側炉心】Eで約
0.8  となる0次に制御棒の周囲の領域に着目して
みる。内側の制御棒は内側炉心IEの中に存在し、外側
の制御棒は外側炉心IDと内側炉心IEの境界に存在す
る。したがって、それぞれの制御棒の周囲の炉心の平均
的な相対富化度は、内側で約0.8.外側で約Q、9 
 となる。これに対し、本実施例では前述したように約
0.9  となるので、平均すると本実施例の方が、従
来型均質炉心よりも高くなる。
辺領域の富化度が高いことによる効果、(ル古領域が燃
焼度のそろった、すなわち富化度の等しい燃焼集合体か
ら構成されることによる効果1こ分けて説明する。
まず、上記■の効果について説明する。第5図は制御棒
の周囲の炉心径方向出力分布を表したものであり、実線
が本実施例の場合、破線が従来型均質炉心の場合である
9本実施例の方が制御棒の周囲の領域の富化度が高いた
め、制御棒の周囲での出力が比較的高く、制御棒から離
れたところに生じる出力ピークが緩和されている。この
ため、最大線出力は従来型均質炉心に比べ約;う%低減
された。また、富化度の高い燃料で囲んだごとにより制
御棒反応度は約5%増大する。これにより、制御棒本数
を増やすことなく、また中性子吸収材濃度を大幅に増大
さぜることなく、運転サイクルの長期化を実現すること
ができる。
次に、上記■の効果について説明する。従来型均質炉心
では各炉心M域の燃焼度の異なる3種類の燃料集合体が
存在する。このため燃焼度の違いによる出力のミス・マ
ツチが生ずる。この大きさは、約5%である。すなわち
、領域平均出力に対して、燃焼度の低い新燃料は約5%
大きな出力を持つ。一方、本実施例では各炉心領域は燃
焼度の等しい燃料集合体によって構成されているため、
出力のミス・マツチは生じない。このため、最大線出力
は約5%低減される。
以北■、■の効果を合計すると、最大線出力は従来型均
質炉心に比べ約8%低減され、燃料の熱的余裕が増大す
る。
次に本発明のその他の実施例を第8図により説明する。
第8図は炉心の水平断面図で燃料配置を示している。炉
心は径方向に2つの領域に分割され、外側炉心1 Fは
、内側炉心IGよりも、その取替え燃料の富化度が高く
なっている。それぞれの領域で燃焼度の低い1サイクル
目の燃料集合体は外側に、2サイクル目の燃料集合体は
制御棒4の周辺に、3サイクル目の燃料集合体は領域の
内側に装荷される。このようにしても、前述の一実施例
と同様な効果が得られる。また、この実施例は燃料の取
出し、燃焼度が75・−100GWd/を程度の場合に
特に有効である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来型均質炉心に比べ最大線出力が約
8%低減され、燃料の熱的余裕が増大し2運転性能が向
上する。また制御棒反応度が5%増大するか、または中
性子吸収材を約5%低減できる。さらに、燃料の富化度
の種類を減らすことができ燃料製造コストが低減できる
。。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の燃料配置図、第2図は本発明
の一実施例の炉心説明図、第3図は本発明の実施例の炉
心水平断面図、第4図は核分裂性物質の富化度と燃焼度
の関係線図、第5図は炉心出力と径方向距離の関係線図
、第6図は従来技術の炉心説明図、第7図は従来技術の
燃料配置図、第8図は本発明のその他の実施例の燃料配
置図である。 1・・・炉心、2・・・径方向プランケラ1−53・・
・紬方向ブランケット、4・・・制御棒(主系M)、4
i・・・制御棒(後備系統)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、核分裂性物質を富化した燃料親物質を主成分とする
    燃料集合体を複数個束ねてなる炉心、及び中性子吸収物
    質を主成分とし運転中に炉心内部に挿入される複数個の
    制御棒とからなる高速増殖炉において、前記燃料集合体
    を、その燃焼度が低い間は炉心外側領域に装荷し、燃焼
    が進むにつれて制御棒周辺領域、炉心内側領域へと順次
    装荷しなおすことを特徴とする高速増殖炉。 2、特許請求の範囲第1項において、取替え燃料の核分
    裂性物質の富化度を1種類とすることを特徴とする高速
    増殖炉。
JP60203275A 1985-09-17 1985-09-17 高速増殖炉 Pending JPS6263887A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60203275A JPS6263887A (ja) 1985-09-17 1985-09-17 高速増殖炉

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60203275A JPS6263887A (ja) 1985-09-17 1985-09-17 高速増殖炉

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6263887A true JPS6263887A (ja) 1987-03-20

Family

ID=16471349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60203275A Pending JPS6263887A (ja) 1985-09-17 1985-09-17 高速増殖炉

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6263887A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105405476A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 西安交通大学 一种能够实现增殖和焚烧功能转换的快中子反应堆

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105405476A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 西安交通大学 一种能够实现增殖和焚烧功能转换的快中子反应堆
CN105405476B (zh) * 2015-10-30 2016-11-23 西安交通大学 一种能够实现增殖和焚烧功能转换的快中子反应堆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Uchikawa et al. Conceptual design of innovative water reactor for flexible fuel cycle (FLWR) and its recycle characteristics
JP2510565B2 (ja) 原子炉の燃料集合体
Kim et al. Once-through thorium fuel cycle options for the advanced PWR core
JPS6263887A (ja) 高速増殖炉
JP2765848B2 (ja) 沸騰水型原子炉及びその燃料装荷方法
JPH02271294A (ja) 高速増殖炉炉心
JP3031644B2 (ja) 燃料集合体及び炉心
JP2610254B2 (ja) 沸騰水型原子炉
JP3943624B2 (ja) 燃料集合体
JPS6151275B2 (ja)
JPS6361990A (ja) 燃料集合体
JPS6361184A (ja) 高速増殖炉
JPS61147183A (ja) 燃料集合体
JPH0827370B2 (ja) 沸騰水型原子炉
JP3596831B2 (ja) 沸騰水型原子炉の炉心
JPS63121789A (ja) 原子炉初装荷炉心
JPH05323072A (ja) 加圧水型原子炉用燃料集合体
JPS60242391A (ja) 燃料集合体
JPS6350679B2 (ja)
JPS63231293A (ja) 原子炉の炉心
JPH04122888A (ja) 燃料集合体
Nagano et al. Basic evaluation on nuclear characteristics of BWR high burnup MOX fuel and core
JPS60205283A (ja) 高速増殖炉
JPS61272686A (ja) 高速増殖炉
JPS5895286A (ja) 燃料集合体