JPS6321589A - Fuel aggregate - Google Patents

Fuel aggregate

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JPS6321589A
JPS6321589A JP61166012A JP16601286A JPS6321589A JP S6321589 A JPS6321589 A JP S6321589A JP 61166012 A JP61166012 A JP 61166012A JP 16601286 A JP16601286 A JP 16601286A JP S6321589 A JPS6321589 A JP S6321589A
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Japan
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fuel
enrichment
fuel assembly
rod
rods
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厚治 蛭川
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Toshiba Corp
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    • 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

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) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は沸騰水型原子炉(以下B W Rという)の燃
料集合体の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an improvement of a fuel assembly for a boiling water nuclear reactor (hereinafter referred to as BWR).

(従来の技術) B liV Rで使用されている燃料集合体は、一般に
以下のような構成となっている。すなわち断面が略正方
形のチャンネルボックス内には複数本(例えば8行×8
列=64本)の燃料棒が格子状に装荷されており、その
上端および下端は上部タイプレートおよび下部タイプレ
ートにより固定されている。また軸方同数箇所に亘って
スペーサが設置されており、このスペーサにより燃料棒
の間隔保持をなしている。上記燃料棒は被覆管内に二酸
化ウラン(UO3)を焼固めた複数の燃料ペレットを装
荷した構成をなしており、その上端および下端は上部端
栓および上部端栓により密封されている。
(Prior Art) A fuel assembly used in BliV R generally has the following configuration. In other words, a channel box with an approximately square cross section contains multiple lines (for example, 8 lines x 8 lines).
A row of 64 fuel rods are loaded in a lattice pattern, and their upper and lower ends are fixed by an upper tie plate and a lower tie plate. Further, spacers are installed at the same number of locations in the axial direction, and these spacers maintain the spacing between the fuel rods. The fuel rod has a cladding tube loaded with a plurality of fuel pellets made of sintered uranium dioxide (UO3), and its upper and lower ends are sealed with an upper end plug and an upper end plug.

原子炉の運転に際して上記燃料棒の健全性を確保するた
めには、燃料棒単位長さ当りの出力(以下ね出力密度と
いう)を設計制限値以下に抑制する必要があり、その為
通常以下に示すような設計をなしている。
In order to ensure the integrity of the fuel rods mentioned above during nuclear reactor operation, it is necessary to suppress the output per unit length of the fuel rod (hereinafter referred to as power density) to below the design limit value. It is designed as shown.

■まず場合燃料集合体の横断面における熱中性子束分布
は、水ギャップに面した最外周位置の燃料棒が最とも高
く、内側では低いものとなっている。
■First case: The thermal neutron flux distribution in the cross section of the fuel assembly is highest at the outermost fuel rods facing the water gap, and lower at the inner side.

そこで出力分布を平坦化して出力ビーキングを下げるた
めに燃料集合体の中央にウォーターロッドを配置して冷
却材を流通させて、燃料集合体中央部の熱中性子束を増
加させることがなされている。
Therefore, in order to flatten the power distribution and reduce power peaking, a water rod is placed in the center of the fuel assembly to allow coolant to flow through it, thereby increasing the thermal neutron flux at the center of the fuel assembly.

又燃料棒の濃縮度としては4種類のものを使用し、熱中
性子束が高い位置(燃料集合体のコーナ部及び最外周部
)に低濃縮度の燃料棒を配置するとともに、熱中性子束
が段階的に低くなる内側にいく程高spa度の燃料棒を
配置することが行なわれている。
In addition, four types of fuel rod enrichment are used, and fuel rods with low enrichment are placed in positions where thermal neutron flux is high (corners and outermost periphery of the fuel assembly), and fuel rods with low enrichment are placed in positions where thermal neutron flux is high. Fuel rods with higher spa degrees are arranged in a stepwise manner toward the inner side.

■次にBWRの場合にはボイドが発生する為に、軸方向
出力分布が下方ピークとなる特性を有している。そこで
軸方向出力分布を平坦化するべく、第5図に示すような
軸方向1稲度分布設計及びガドリニア設計を行なってい
る。すなわち燃料濃縮度を上方で高くするとともに、ガ
ドリニア濃度については逆に下方で高くなるようにして
いる。これによって軸方向上方での燃焼を促進させて線
出力密度の低減(10〜20%)を図っている。尚第5
図中L(tillの線図は横軸に′fA縮度をとり縦軸
に炉心軸方同位i!(図中斜線部の長さを燃料有効長と
する)をとって、濃縮度の軸方向分布を示した図である
。又第5図中右側の線図は横軸にガドリニア1度をとり
縦軸に燃料有効長をとってガドリニアの軸方向分布を示
している。このように従来の場合には、線出力密度を設
計制限値以下に抑制するべく低出力ビーキングの複雑な
核設計を行なっていた。
(2) Next, in the case of BWR, since voids occur, the axial output distribution has a characteristic that it has a downward peak. Therefore, in order to flatten the axial output distribution, an axial one degree distribution design and a gadolinia design as shown in FIG. 5 are performed. That is, the fuel enrichment is made higher in the upper part, and the gadolinia concentration is made to be higher in the lower part. This promotes combustion upward in the axial direction, thereby reducing the linear power density (10 to 20%). Furthermore, the fifth
In the diagram L (till), the horizontal axis represents 'fA contraction degree, the vertical axis represents the core axial equivalent i! (the length of the shaded part in the figure is the effective fuel length), and the enrichment axis 5 is a diagram showing the directional distribution.The diagram on the right side of FIG. In this case, a complex core design with low power peaking was performed in order to suppress the linear power density below the design limit value.

■また(8行×8列)の燃料集合体の代わりに、(9行
×9列)の燃料集合体の採用が考えられている。これは
燃料棒の本数を増加させることによつで、燃料棒1本当
りの出力を低減させる、すなわち線出力密度を低減させ
る方法である。この方法によれば約20%程度線出力密
度を低減させることが出来る。
■Instead of (8 rows x 8 columns) fuel assemblies, it is being considered to use (9 rows x 9 columns) fuel assemblies. This is a method of reducing the output per fuel rod by increasing the number of fuel rods, that is, reducing the linear power density. According to this method, the linear power density can be reduced by about 20%.

ところで、昨今燃料再処理の増加傾向及びサイクル長期
化の傾向があり、取替え燃料を高濃縮度化して取替え体
数を低減して燃料サイクル費を改善することか要求され
ている。又ジルコニウムライナ燃料棒(燃料棒の被覆管
の内側にジルコニウムをラーrニングしてベレットと被
覆管との熱膨張差を吸収するものである)の開発により
、線出力密度制限の中でできるだけ低afii!度で高
反応度の燃料を設計し、燃料サイクル費を低ばさせるこ
とが要求されている。かかる昨今の設計要求に対して第
6図に示すような核設計概念のく8行×8列)燃料集合
体が実用化されている。しかしながら(9行×9列)の
燃料集合体に対しては、上記ジルコニウムライナ燃料棒
と組合わせた最適概念の確立はなされていないという問
題がある。これを更に具体的にいうと、例えば燃料サイ
クル費改善の原子炉運転方法として、サイクル初期から
中期にかけて線出力密度制限ぎりぎりまで下方出力分布
にて運転し、サイクル末期においては、出力分布を中央
ピーク或いは上方ピークとし、それによって炉心ボイド
率を低減させて炉心反応度を得るという運転方法が採用
されている(以下BSO運転と称す)。しかしながら(
8X8)燃料集合体の場合には前述したように軸方向設
計を複雑にして軸方向出力分布を制御しているので、上
記BSO運転による反応度利得は小さい。これに対して
(9X9)ffi料集金集合体合には、軸方向設計を複
雑にしなくとも出力密度制限は充足される。
Nowadays, there is a tendency for fuel reprocessing to increase and cycles to become longer, and there is a demand for improving fuel cycle costs by increasing the concentration of replacement fuel and reducing the number of replacement fuels. In addition, with the development of zirconium liner fuel rods (zirconium is placed inside the cladding of the fuel rod to absorb the difference in thermal expansion between the pellet and the cladding), the linear power density can be as low as possible within the limits of linear power density. afiii! There is a need to design fuels with high reactivity and low fuel cycle costs. In response to these recent design requirements, a nuclear design concept (8 rows x 8 columns) fuel assembly as shown in FIG. 6 has been put into practical use. However, for a (9 rows x 9 columns) fuel assembly, there is a problem in that an optimal concept in combination with the above-mentioned zirconium liner fuel rods has not been established. To put this more concretely, for example, as a method of operating a nuclear reactor to improve fuel cycle costs, the power distribution is operated at a downward power distribution until the linear power density limit is reached from the beginning to the middle of the cycle, and at the end of the cycle, the power distribution is reduced to the central peak. Alternatively, an operation method has been adopted in which the upper peak is set, thereby reducing the core void fraction and obtaining the core reactivity (hereinafter referred to as BSO operation). however(
In the case of the 8x8) fuel assembly, as described above, the axial design is complicated and the axial power distribution is controlled, so the reactivity gain due to the BSO operation is small. In contrast, the (9×9) ffi toll collection assembly meets the power density limitation without complicating the axial design.

ところが(9X9)とすることにより共鳴吸収が増大し
、かつボイド係数が負値で絶対値が大きくなり(8X8
)の場合に比べて反応度的に不利となる。尚ここに共鳴
吸収とは、燃料棒の本数を増加させることにより燃料棒
相互間の距離が短くなり(本数を増加させても燃料集合
体としての寸法は同じであるため)、その結果燃料棒同
志が相互に干渉する現象をいう。その為燃料サイクル費
を(8X8)燃料集合体以上に有利にするには、上記B
SO運転において、(8X8)燃料集合体の場合よりも
末期軸方向出力分布を上方ピークにしてボイド反応度を
小さくしなければならない。しかしながら(9X9)燃
Fl集合体の場合には、上述したようにボイド係数が負
の方向に大きくなるので、軸方向出力分布が(8X8)
燃料集合体の場合よりも上方ピークとなり、その結果ス
クラムカーブが悪化する。すなわら制御棒を挿入しても
燃焼部分が上方にあるので、スクラムするのに時間がか
かるのである。それと同時に圧力上昇過度現象(例えば
発N機負荷遮断又はタービントリップ)時に、ΔMCP
R(限界出力比の変化量)が(8X8)燃料集合体の場
合よりも大きくなり、その為通常運転時のCPR(限界
出力比)制限値(○CM’CPR)を大きくしなければ
ならないという問題が有る。
However, by setting (9X9), resonance absorption increases, and the void coefficient becomes negative and its absolute value becomes large (8X8).
) is disadvantageous in terms of reactivity compared to the case of Note that resonance absorption here means that increasing the number of fuel rods shortens the distance between the fuel rods (because the dimensions of the fuel assembly remain the same even if the number increases), and as a result, the distance between the fuel rods decreases. It refers to a phenomenon in which comrades interfere with each other. Therefore, in order to make the fuel cycle cost more advantageous than the (8x8) fuel assembly, it is necessary to
In SO operation, the final axial power distribution should be peaked higher than in the case of an (8×8) fuel assembly to reduce void reactivity. However, in the case of a (9X9) fuel Fl assembly, the void coefficient increases in the negative direction as described above, so the axial power distribution becomes (8X8)
The peak peaks higher than in the case of fuel assemblies, resulting in a worse scram curve. In other words, even if a control rod is inserted, the combustion part is above, so it takes time to scram. At the same time, in the event of a pressure rise transient event (e.g. generator load shedding or turbine trip), ΔMCP
R (change amount of critical power ratio) is larger than that of the (8x8) fuel assembly, so the CPR (critical power ratio) limit value (○CM'CPR) during normal operation must be increased. There's a problem.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来の(8X8)燃料集合体および(9X9
)燃料集合体にあっては種々の問題があり、本発明はま
さにこのような点に基づいてなされものでその目的とす
るところは、(9X9)燃料集合体において、線出力密
度制限の中でより燃料経済性の高い燃料集合体を提供す
ることにある。
(Problems to be solved by the invention) In this way, the conventional (8X8) fuel assembly and (9X9)
) There are various problems with fuel assemblies, and the present invention was made based on these points, and its purpose is to solve problems within the linear power density limit in (9X9) fuel assemblies. The object of the present invention is to provide a fuel assembly with higher fuel economy.

[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) すなわち本発明による燃料集合体は、チャンネルボック
ス内に燃料棒を9行×9列に格子状に配列し、その上端
及び下端を上部タイプレート及び下部タイプレートで固
定するともに、軸方向複数箇所に燃料棒の間隔保持をな
すスペーサを設置してなる燃料集合体において、最外周
位置に燃料濃縮度の高い燃料棒を配置するとともに、軸
方向下部の燃料濃縮度を軸方向上部の燃料濃縮度より高
くしたことを特徴とするものである。
[Configuration of the Invention (Means for Solving the Problems) In other words, the fuel assembly according to the present invention has fuel rods arranged in a grid pattern in 9 rows x 9 columns in a channel box, and the upper and lower ends of the fuel rods are arranged in a grid pattern in 9 rows and 9 columns. In a fuel assembly that is fixed by a tie plate and a lower tie plate, and spacers are installed at multiple locations in the axial direction to maintain the spacing of the fuel rods, the fuel rods with high fuel enrichment are placed at the outermost positions, and It is characterized in that the fuel enrichment in the lower part in the axial direction is higher than the fuel enrichment in the upper part in the axial direction.

(作用) まず(9X9)燃料集合体の採用により(8X8)燃料
集合体の場合より熱的余裕が増大することに着目して、
最外周位置に燃料濃縮度が高い燃料を配置して燃料経済
性を向上させんとする。
(Function) First, focusing on the fact that the adoption of a (9x9) fuel assembly increases the thermal margin compared to the case of an (8x8) fuel assembly,
An attempt is made to improve fuel economy by arranging fuel with high fuel enrichment at the outermost circumferential position.

つまり(9x9)燃料集合体は(8X8)燃料集合体に
比べて略20%程度謀料捧の本数が増加し、その結果平
均線出力密度が20%程度低下する。これについては前
述した通りである。したがって従来と同様の出力ビーキ
ング係数(局所ピーキング係数)の設計を行なえば、(
9X9)燃料集合体の最大線出力密度は約20%程度低
下して熱的余裕が増大するのである。これは逆に言えば
同一の最大線出力密度を採用るとすれば1.2倍まで局
所巳カビーキング係数を高くすることができるのである
。また軸方向下方の燃料濃縮度を軸方向上方より高くす
ることにより、(9x9)燃料集合体における軸方向出
力分布を下方ピークとするものである。
In other words, the (9x9) fuel assembly has an approximately 20% increase in the number of fuel rods compared to the (8x8) fuel assembly, and as a result, the average linear power density decreases by approximately 20%. This is as described above. Therefore, if the output peaking coefficient (local peaking coefficient) is designed in the same way as before, (
9X9) The maximum linear power density of the fuel assembly decreases by about 20%, and the thermal margin increases. In other words, if the same maximum linear power density is used, the local cubbying coefficient can be increased by up to 1.2 times. Furthermore, by making the fuel enrichment in the lower part of the axis higher than that in the upper part in the axial direction, the axial power distribution in the (9x9) fuel assembly is made to have a lower peak.

(実施例) 以下第1図乃至第4図を参照して本発明の一実施例を説
明する。第1図は本実施例による燃料集合体101の横
断面図である。図中符号102はチャンネルボックスで
あり、このチャンネルボックス102はその断面が略正
方形をなしている。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel assembly 101 according to this embodiment. Reference numeral 102 in the figure represents a channel box, and the channel box 102 has a substantially square cross section.

このチャンネルボックス102内には複数本(9X9)
の燃料棒103が格子状に配置されている。
There are multiple channels (9x9) in this channel box 102.
The fuel rods 103 are arranged in a grid pattern.

これら複数本の燃料棒103はその上端および下端を図
示しない上部タイプレートおよび下部タイプレートによ
り固定されている。軸方向には複数箇所に亘ってスペー
サが設置されており、振動防止が図られている。尚図中
符号104は制御棒であり、4体の燃料集合体101の
中心に1体の制御棒104が配置され、単位格子を形成
している。
These plurality of fuel rods 103 have their upper and lower ends fixed by an upper tie plate and a lower tie plate (not shown). Spacers are installed at multiple locations in the axial direction to prevent vibration. Reference numeral 104 in the figure indicates a control rod, and one control rod 104 is arranged at the center of four fuel assemblies 101 to form a unit cell.

上記燃料棒103は複数種類のものからなり、夫々所定
位置に配置されている。まず図中符号Gで示す燃料棒1
03は二酸化ウラン(UO2>の中に可燃性毒物として
のガドリニア(Gd203 >を含有した燃料ペレット
を積層してなるものである。この燃料棒103は(2,
3)、(2,7>、(3,2>、(3,5)、(3,8
)、(5゜3)、(5,7>、(7,2)、(7,5)
、(7,8)、(8,3)、(8,7>位置に配置され
ている。尚第1図中位置を示すために横軸および縦軸に
番号を付して示し、縦軸および横軸の番号によりその位
置を特定するようにしている。
The fuel rods 103 are made of a plurality of types, each of which is arranged at a predetermined position. First, fuel rod 1 indicated by the symbol G in the figure
03 is made by stacking fuel pellets containing gadolinia (Gd203) as a burnable poison in uranium dioxide (UO2).This fuel rod 103 is made of (2,
3), (2,7>, (3,2>, (3,5), (3,8
), (5°3), (5,7>, (7,2), (7,5)
, (7, 8), (8, 3), (8, 7> position.In order to indicate the position in Fig. 1, numbers are attached to the horizontal and vertical axes, and the vertical axis The position is specified by the number on the horizontal axis.

またこの燃料棒103は第2図に示すように上端にブラ
ンケット領135 (N )を有している。これはガド
リニアを含有した燃料ベレットは熱伝導度が若干低いの
でペレットの温度が上昇し、その結果核分裂生成ガス(
以下FPガスという)の放出がガドリニアを含有しない
燃料棒と比較して多くなり、内圧が高くなる傾向に有る
からである。そして下部ブランケット11については、
ガスブレナムに当てる。仮に内圧が高い場合には上部ブ
ランケット領域についてもガスブレナムに当てる。又濃
縮領域は2つに分離されおり、上方の濃縮領域(燃料有
効長の1/12〜1/6)は濃縮度が3、Owt%であ
りガドリニア濃度が4,5 wt%である又下方の濃縮
領域はその濃縮度が4,6 wt%であって、ガドリニ
ア濃度は4.5 *t%である。
The fuel rod 103 also has a blanket region 135 (N) at its upper end, as shown in FIG. This is because the fuel pellet containing gadolinia has a slightly low thermal conductivity, so the temperature of the pellet increases, resulting in fission product gas (
This is because the release of more FP gas (hereinafter referred to as FP gas) than in fuel rods that do not contain gadolinia tends to increase the internal pressure. As for the lower blanket 11,
Hit Gus Blenheim. If the internal pressure is high, the upper blanket area will also be exposed to the gas blemish. The enrichment region is separated into two parts; the upper enrichment region (1/12 to 1/6 of the effective length of the fuel) has an enrichment level of 3,000 wt%, and the gadolinia concentration is 4.5 wt%; The enriched region has an enrichment degree of 4.6 wt% and a gadolinia concentration of 4.5*t%.

又図中符号Pで示す燃料棒は部分長燃料棒である。この
部分長燃料棒103は第2図に示すように他の燃料棒1
03と比較してその軸方向長さが短くなっている。この
部分長燃料棒103は(2゜2)、(2,5)、(2,
8>、(5,2)、(5,8>、(8,2)、(8,5
)、(8,8>なる位置に配置されている。また上記部
分長燃料棒103は水力撮動を考慮してスペーサグリッ
ドより若干上方に突出することが望ましい。よって部分
長燃料棒の燃料が欠落している部分の長さは上記スペー
サグリッドの間隔に依存した値となる。
Further, the fuel rods indicated by the symbol P in the figure are partial length fuel rods. This partial length fuel rod 103 is connected to another fuel rod 1 as shown in FIG.
Its axial length is shorter than that of 03. This partial length fuel rod 103 is (2°2), (2,5), (2,
8>, (5,2), (5,8>, (8,2), (8,5
), (8, 8>).In addition, it is desirable that the partial length fuel rods 103 protrude slightly above the spacer grid in consideration of hydraulic motion.Therefore, the fuel of the partial length fuel rods is The length of the missing portion depends on the spacing of the spacer grid.

そして部分長燃料棒103は炉停止余裕の改善、冷却材
圧力損失の低減、ボイド係数の改善といった効果を奏す
るもので、現在のB W Rのように7個のスペーサグ
リッドを有する設計では1スペ一サ間隔あるいは2スペ
一サ間隔とするのが望ましい。本実施例では2スペ一サ
間隔としている。またその濃縮度は4.85*t%ある
The partial length fuel rods 103 have the effect of improving reactor shutdown margin, reducing coolant pressure loss, and improving void coefficient, and in a design with seven spacer grids like the current BWR, one spacer It is desirable that the spacing be one spacer or two spacers apart. In this embodiment, the spacing is two spacers. Also, its concentration is 4.85*t%.

又図中符号Wで示すのはウォーターロンドであって、中
空状となっており中を冷却材が流通する。
Also, a water rond is indicated by the symbol W in the figure, and is hollow, through which a coolant flows.

図中符号1で示す燃料棒103は、燃料有効長の1/2
4〜1/12の長さの天然ウラン又は劣化ウランブラン
ケット領Fa(第2図中符号Nで示す)を有しており、
またその濃縮領域は上下2段に分離され、燃料有効長の
上端から約1/3〜1/2の箇所に境目を有している。
The fuel rod 103 indicated by reference numeral 1 in the figure is 1/2 of the effective length of the fuel.
It has a natural uranium or depleted uranium blanket region Fa (indicated by the symbol N in Fig. 2) with a length of 4 to 1/12,
Further, the enrichment region is divided into two stages, upper and lower, and has a border at a location approximately 1/3 to 1/2 from the upper end of the effective fuel length.

そして上方の濃縮度が4.60vt%であるのに対して
下方は4.85wt%と高くなっている。また上記境目
の位置は前記部分長燃料棒103の燃料有効長の上端と
一致させている。
And while the concentration in the upper part is 4.60wt%, the concentration in the lower part is as high as 4.85wt%. Further, the position of the boundary is made to coincide with the upper end of the effective fuel length of the partial length fuel rod 103.

図中符号2で示す燃料棒は103は、上記符号1で示覆
燃料捧103と同様に上下端に天然ウラン又は劣化ウラ
ンブランケット領域Nを有しているが、濃縮領域は分離
されておらず、その濃縮度は4.00wt%である。ま
た符号3で示す燃料棒103も同様であり、その濃縮度
は3.00wt%である。
The fuel rod 103 designated by the reference numeral 2 in the figure has natural uranium or depleted uranium blanket regions N at the upper and lower ends, similar to the above-mentioned reversible fuel rod 103 shown by the reference numeral 1, but the enrichment region is not separated. , its concentration is 4.00 wt%. The same applies to the fuel rod 103 indicated by reference numeral 3, and its enrichment level is 3.00 wt%.

以上各種類毎に説明したが、夫々の本数については第2
図に示す通りであり、その本数および各濃縮度等につい
ては、(9X9)燃料集合体101を採用する運転長さ
に依存して決定されるもので、本実施例では15〜18
月間実効出力(EFP〜l:ENective  Fu
ll  Power  PerMonth)用のもので
ある。又各燃料棒103の被覆管はジルコニウム合金よ
りなり、内側に薄いPCICツバ9フ イナ層である。
Each type has been explained above, but the number of each type is explained in the second section.
As shown in the figure, the number of fuel assemblies and each enrichment level are determined depending on the operating length in which (9×9) fuel assemblies 101 are used, and in this example, 15 to 18
Monthly effective output (EFP~l: ENactive Fu
ll Power Per Month). The cladding tube of each fuel rod 103 is made of zirconium alloy, and has a thin PCIC collar 9 fin layer on the inside.

上記構成によると以下のような効果を奏することが出来
る。
According to the above configuration, the following effects can be achieved.

■まず本実施例による燃料集合体101の場合には、中
性子束分布が高い水ギャップに面した最外周の燃料棒1
03の濃縮度が高いために、熱中性子利用率が向上し、
反応度利得を得ることができ、燃料経済性が向上する。
■ First, in the case of the fuel assembly 101 according to this embodiment, the outermost fuel rod 1 facing the water gap with a high neutron flux distribution
Due to the high enrichment of 03, the thermal neutron utilization rate improves,
Reactivity gains can be obtained and fuel economy is improved.

■次に符号1、2、3で示す燃料棒103はその上下端
にブランケット領域(N)が設置されているので、上下
方向への中性子の漏洩を低減させることができ、中性子
インボータンスが高い中央部分の濃縮度を高めているの
で、燃料集合体1011/6の領域が低濃縮領域となっ
ているので(Gで示す燃料棒の上端)、燃料の燃え残り
が少なく、炉停止余裕が改善される。すなわち(9X9
)燃料集合体ユ」l」−の場合には(8X8)燃料集合
体に比較して共鳴吸収が大きく、かつ上部でのP IJ
の蓄積が多い上に、ボイド係数が大きいので、上部の出
力割合いも(8X8)燃料集合体より若干小さく、U2
35の燃え残りも多い。その結果燃焼が遊行した低温状
態では、軸方向反応度分布が上方ピークになる傾向に有
った。この点を本実施例により改善することが出来た。
■Next, the fuel rods 103 indicated by symbols 1, 2, and 3 have blanket regions (N) installed at their upper and lower ends, so leakage of neutrons in the vertical direction can be reduced, and neutron inbortance is high. Since the enrichment in the central part is increased, the area of fuel assembly 1011/6 is a low enrichment area (the upper end of the fuel rod indicated by G), so there is less unburned fuel and the margin for reactor shutdown is improved. be done. That is, (9X9
) In the case of the fuel assembly ``l''-, the resonance absorption is larger than that of the (8x8) fuel assembly, and the P IJ at the upper part is larger.
Since there is a large accumulation of
There are many remains of 35. As a result, the axial reactivity distribution tended to peak upward in low-temperature conditions where combustion was promiscuous. This point could be improved by this embodiment.

■そして符号1で示す燃料棒にあっては、燃料有効長の
上端から約1/′3〜1/2の境目から下の濃縮領域の
濃縮度をその上側の′aN領域のそれより約0.1〜0
.3 wt%程度高めている。この濃縮領域は0〜40
%の冷却材ボイド率に相当し、その上の40〜10%ボ
イド串部分より水対燃料比が大きいので、反応度的にも
大きい傾向に有る。それによってこの領域の濃縮度を更
に高めているので、インボータンスの高い領域にU23
5をより多く配置したこととなり、反応度利得を向上さ
せる上で極めて効果的である。
■For the fuel rod indicated by code 1, the enrichment in the enrichment region below the border of about 1/3 to 1/2 from the upper end of the effective fuel length is about 0% lower than that in the 'aN region above it. .1~0
.. It is increased by about 3 wt%. This concentration range is 0 to 40
% of the coolant void ratio, and since the water-to-fuel ratio is larger than that of the 40-10% void skewer portion above it, the reactivity also tends to be large. This further increases the concentration of this region, so U23 is added to the region of high inbortance.
5 is arranged, which is extremely effective in improving the reactivity gain.

■また(9X9)燃料集合体は、(8X8)燃料集合体
よりもボイド係数が大きいので、第3図及び第4図に示
すように軸方向出力分布は自ずと(8X8)燃料集合体
よりも下方ピークの度合が強い。尚第3図及び第4図中
斜線部は制御棒であり、第3図(C)及び第4図(C)
は制御捧全引扱の状態である。更に濃縮領域の下方が濃
縮度が高くなっているので、BSO運転を行なう場合に
制■棒パターンを穫端な新挿入制御棒パターンにしなく
とも下方ピーク出力分布が得られる。したがって制御棒
による反応度調整余裕を確保する為に炉心有効長の1/
12〜1/6程度制御棒を引抜いた状態で制御棒パター
ンを組むことが出来、制御棒計画の運用が容易となる。
■Also, since the (9X9) fuel assembly has a larger void coefficient than the (8X8) fuel assembly, the axial power distribution is naturally lower than that of the (8X8) fuel assembly, as shown in Figures 3 and 4. The degree of peak is strong. Note that the shaded area in Figures 3 and 4 is the control rod, and Figure 3 (C) and Figure 4 (C)
is in a fully controlled state. Furthermore, since the degree of enrichment is higher in the lower part of the enrichment region, a lower peak power distribution can be obtained without changing the control rod pattern to a newly inserted control rod pattern when performing BSO operation. Therefore, in order to secure a margin for reactivity adjustment using control rods, 1/1/2 of the core effective length is required.
A control rod pattern can be assembled with about 12 to 1/6 of the control rods pulled out, making operation of the control rod plan easier.

又濃縮領域下部の濃縮度が上部のそれより約0.3 w
t%高く、BSO運転を実施してもサイクル末期に下部
の反応度がまだ高いので、軸方向出力分布の形状が従来
よりも穏やかな上方ピークの形状となる。その結果スク
ラムカーブは改善され、異常な過度事象が発生した場合
のΔMCPRが従来の軸方向−構製縮度設計よりも小さ
くなる。
Also, the concentration at the bottom of the enrichment area is about 0.3 w higher than that at the top.
t%, and even if BSO operation is performed, the reactivity in the lower part is still high at the end of the cycle, so the shape of the axial power distribution becomes a gentler upper peak shape than before. As a result, the scram curve is improved and the ΔMCPR in the event of an abnormal transient event is lower than conventional axial-component compression designs.

■サイクル末期の軸方向出力分布が従来の軸方向−構製
縮度設計よりも穏やかな上方ピークである為、炉心平均
ボイド率がやや大きくなり、炉心のKeff上若干ボイ
ド反応度が大きく、損失の部分が有るが、炉心上部のボ
イド率が高くインボータンスの低い部分よりインボータ
ンスの高い部分にU235を一部回すことにより、サイ
クル初期からサイクル中期にかけて有効に燃焼させ、上
部のU 235の燃え残りが従来課金設計より少ないた
めにサイクル燃焼度増加分に損失は無い。尚第3図は従
来の(9X9)燃料集合体のサイクル運転中の軸方向出
力分布の変化を示した図であり、第4図は本実施例の場
合の軸方向出力分布の変化を示した図である。
■Since the axial power distribution at the end of the cycle has a gentler upward peak than in the conventional axial-structural contraction design, the core average void fraction is slightly larger, and the core Keff has a slightly larger void reactivity, resulting in loss. However, by directing some of the U235 to the part of the core where the void ratio is high and the invotance is high rather than the part where the inbotance is low, it can be burned effectively from the beginning of the cycle to the middle of the cycle, and the combustion of the U235 in the upper part is Since the remaining amount is less than the conventional charge design, there is no loss in cycle burn-up increase. Furthermore, Fig. 3 shows the change in the axial power distribution during cycle operation of a conventional (9x9) fuel assembly, and Fig. 4 shows the change in the axial power distribution in the case of this embodiment. It is a diagram.

尚本発明は前記一実施例に限定されるものではなく、種
々の実施例が考えられる。例えば部分長燃料棒は前記実
施例のように被覆管を含めて部分長とする以外にも、被
覆管としては通常通りで、中身だけ部分長にしてもよい
Note that the present invention is not limited to the one embodiment described above, and various embodiments are possible. For example, instead of making the partial length fuel rod including the cladding tube as in the above embodiment, the cladding tube may be the same as usual, and only the contents may be made into a partial length.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明による燃料集合体によると、
(9X9)燃料集合体にあって、燃料経済性を向上させ
ることができるとともに、軸方向出力分布を下方ピーク
とすることが出来るので、BSO運転の適用が容易とな
り、スクラムカーブの悪化を効果的に抑制することが出
来る等その効果は大である。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the fuel assembly according to the present invention,
(9X9) fuel assembly, which can improve fuel economy and make the axial power distribution have a downward peak, making it easy to apply BSO operation and effectively reducing the deterioration of the scram curve. The effect is great, such as being able to suppress the

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

第1図は本発明の一実施例による燃料集合体の横断面図
、第2図は燃料棒の軸方向の構成を示す図、第3図(a
)、(b)、(c)は従来の(9x9)燃料集合体であ
って830運転を行なった場合の軸方向出力分布、第4
図(a)。 (b)、(C)は本発明の一実施例による燃料集合体に
あってBSO運転を行なった場合の軸方向出力分布を示
す特性図、第5図及び第6図は従来の(8X8)燃料集
合体の軸方向の構成を示す特性図である。 101・・・燃料集合体、102・・・チャンネルボツ
クス、103・・・燃料t!=。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 一5図 e!、:、6凶 8≠ 娯砕す鰹       屓鼾質隷膵 W 窄               も 蜆莫譬歎輝 裂 毛2 とも 勢
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of fuel rods in the axial direction, and FIG.
), (b), and (c) are the axial power distribution when the conventional (9x9) fuel assembly is operated at 830, and the fourth
Figure (a). (b) and (C) are characteristic diagrams showing the axial power distribution when BSO operation is performed in a fuel assembly according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the configuration of the fuel assembly in the axial direction. 101...Fuel assembly, 102...Channel box, 103...Fuel t! =. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 5 e! , :, 6 evil 8 ≠ entertainment crushing bonito

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)チャンネルボックス内に燃料棒を9行×9列に格
子状に配列し、その上端及び下端を上部タイプレート及
び下部タイプレートで固定するともに、軸方向複数箇所
に燃料棒の間隔保持をなすスペーサを設置してなる燃料
集合体において、最外周位置に燃料濃縮度の高い燃料棒
を配置するとともに、軸方向下部の燃料濃縮度を軸方向
上部の燃料濃縮度より高くしたことを特徴とする燃料集
合体。
(1) Fuel rods are arranged in a grid pattern in 9 rows x 9 columns inside the channel box, and their upper and lower ends are fixed with upper tie plates and lower tie plates, and the fuel rods are maintained at intervals in multiple locations in the axial direction. In the fuel assembly formed by installing spacers, fuel rods with high fuel enrichment are arranged at the outermost circumferential position, and the fuel enrichment in the axially lower part is higher than the fuel enrichment in the axially upper part. fuel assembly.
(2)上記燃料棒は被覆管の内側にジルコニウムをライ
ニングしたライナー被覆管を採用するものであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の燃料集合体。
(2) The fuel assembly according to claim 1, wherein the fuel rod employs a liner cladding tube in which the inside of the cladding tube is lined with zirconium.
(3)軸方向長さが燃料有効長より短い燃料棒を有しこ
れを軸方向下部に位置させるとともに、軸方向上部に低
濃縮度の領域を有する燃料棒を有することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の燃料集合体。
(3) A patent claim characterized in that the fuel rod has a fuel rod whose axial length is shorter than the effective fuel length, the fuel rod is located in the lower part in the axial direction, and the fuel rod has a region of low enrichment in the upper part in the axial direction. The fuel assembly according to item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0212087A (en) * 1988-04-04 1990-01-17 General Electric Co <Ge> Fuel assembly for boiling water type nuclear reactor
JP2011221016A (en) * 2010-04-08 2011-11-04 Global Nuclear Fuel Americas Llc Exposure boost zone for boiling water reactor nuclear bundles

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JP2011221016A (en) * 2010-04-08 2011-11-04 Global Nuclear Fuel Americas Llc Exposure boost zone for boiling water reactor nuclear bundles
US8953736B2 (en) 2010-04-08 2015-02-10 Global Nuclear Fuel—Americas, LLC Exposure boost zone for boiling water reactor nuclear bundles

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