JPS63293488A - 核燃料棒 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は軽水炉型原子炉の炉心部に装荷される核燃料棒
に係り、特に複数種類の燃料ペレットを同時に装填せし
める核燃料棒に関する。

（従来の技術） 一般にこの種の軽水炉は第３図に示すように構成された
燃料集合体１をその炉心部に多数装荷しており、この燃
料集合体１は角筒状の燃料チャンネル２内に複数本の燃
料棒３を収容している。これら燃料棒３は規則正しく配
列され、その上下両端は上部タイプレート４および下部
タイプレート５によりそれぞれ支持され、その中間部で
は燃料棒３相互を適宜間隔をおいて偏平角筒状のスペー
サ６により支持され、このスペーサ６は燃料棒３の軸方
向に複数段並設されている。燃料棒３は第４図に示すよ
うに構成され、細長い円筒状の燃料被覆管７内に円柱状
の燃料ペレット８を多数充填し、燃料被覆管７の上下両
端は上部端栓７Ａ下部端栓７Ｂが溶接により封止されて
いる。燃料被覆管７内の上部プレナムにはブレナムスプ
リング９が装着され、その軸方向へ積層された燃料ペレ
ット８に適宜押圧力を加えて、これらを弾性的に押圧し
ている。

一般に燃料ペレット８は、数パーセントに濃縮された二
酸化ウラン、もしくはガドリニア等の可燃性毒物と二酸
化ウランとの混合粉末を焼結した後円柱状に研磨加工さ
れている。そして、従来の燃料設計では燃料棒３の軸方
向でウラン濃縮度。

もしくはガドリニア濃度が一様になるように燃料ペレッ
ト８を充填するか、または燃料棒３の軸方向中間部を境
界として、上半部と下半部とで２種類のウラン濃縮度ま
たはガドリニア濃度の燃料ペレット８を充填していた。

しかし、最近の燃料設計、例えば特願昭５７−１４７６
８３にて提案されているものは、燃料棒３の軸方向上部
または下部に、天然ウランもしくはこれよりウラン濃縮
度の低い減損ウランを配設して反応度損失を抑制し゛、
燃料経済性の向上を図っている。第４図のＡ部がこの燃
料の配設された位置の一例である。

これらの燃料設計は原子炉炉心部の上面または下面から
の中性子の漏れを減少させて燃料の経済性を向上させる
ことを意図したものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような燃料設計に基づいて燃料棒を製造
する場合は次のような問題点があった。

すなわち、１本の燃料被覆管７内に天然ウランや減損ウ
ラン等低濃縮度の燃料ペレットと濃縮ウランの燃料ペレ
ットの２種類の燃料ペレットを装填するために、この装
填作業の際には、これらの種別を明確にする必要がある
。しかし、これら燃料ペレットには外観上の差がほとん
どなく、したがってこれらの燃料ペレットの種類を肉眼
により明確に区別することが著しく困難であった。

そこで、従来は燃料棒の製造工程において、スキャン装
置を用いて放射線を測定し、燃料ペレットのウラン濃縮
度を識別していた。しかし、スキャン装置等の性能的限
界およびスキャン装置と共に二重にチェックするダブル
チェックをする方が好ましいという観点からも燃料ペレ
ットの種類を容易かつ確実に識別し得る方法が望まれて
いた。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、燃料ペ
レットの種別をその外観上の差異により極めて容易かつ
確実に識別することができ、天然ウランや減損ウラン等
低濃縮度燃料ペレットおよび濃縮ウランの燃料ペレット
を１本の燃料被覆管内に装填する際の異種燃料ペレット
装填などの装填作業の誤りを未然に防止することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 燃料被覆管内の軸方向上部および下部の少なくとも一方
に、天然ウランや減損ウラン等低濃縮度の燃料ペレット
を装填する燃料棒において、上記天然ウラン等低濃縮度
の燃料ペレットは、ＵＯ１粉末をプレス成形後焼結して
製造したものであり。

またその他の濃縮ウランの燃料ペレットは、Ｕ０８粉末
をプレス成形後焼結し、さらに外面研耐することにより
製造したもので形成されており、外観上肉眼で識別が可
能なように構成されている。

（作　　用） 燃料被覆管内に同時に装填される天然ウランや減損ウラ
ン等の低濃縮度の燃料ペレットと、濃縮ウランの燃料ペ
レットとは、それらの製造工程を変え外観上識別可能と
なっている。したがって、被覆管内にこれらの燃料ペレ
ットを装填する際、燃料ペレットの種別をその外観上の
差異により極めて容易かつ確実に識別することができる
ので。

天然ウランや減損ウラン等の低濃縮度燃料ペレットを装
入すべき位置に濃縮ウランの燃料ペレットを装入するな
どの装填作業の誤りを防止することができる。

（実　施　例） 第１図は１本発明に係る燃料棒の縦断面図である。燃料
被覆管７内の上部、下部には天然ウランもしくは減損ウ
ラン等の低濃縮度燃料ペレット１゜が収容され、その軸
方向中間部には濃縮ウランの燃料ペレット８が収容され
ている。

軸方向中間部に位置する濃縮ウランの燃料ペレット８は
、従来の燃料棒の燃料ペレットと同様な製造方法で作業
されるが、その製造の流れを第２図（Ａ）に示す、すな
わち、濃縮ウランのＵｏ２粉末をプレス成形し、円柱状
のグリーンペレットを作り、これを高温の還元雰囲気で
焼結する。これにより所望のペレット密度が得られる。

この後ペレットの外表面研削をおこなう。外表面研削は
、焼結時に生じた円柱形からの微少な変形を修正すると
ともに、設計で要望されたペレット外径にするためにお
こなわれる。このペレットの外表面研削は、グラインダ
ーでおこなわれるが、このグラインダーの砥石の表面粗
さによりペレットの外表面粗さもきまってくる。

他方、軸方向上部、下部に位置する天然ウランもしくは
減損ウラン等の低濃縮度燃料ペレット１゜の製造方法の
流れを第２図ＣＢ）に示す。

濃縮ウランの燃料ペレット８の製造方法とのちがいは、
焼結後のペレット外表面の研削工程がない点である。研
削工程がないため、焼結面がペレット外表面として残る
ことになるので、ペレット外表面研削をおこなう濃縮ウ
ランのペレット外表面とは、表面粗さがかなり異なる。

したがって、この両者の燃料ペレットを肉眼で見た場合
−見して識別することが可能である。

以上のように同一燃料被覆管内に装填する天然ウラン等
の低濃縮度燃料ペレット１０と、濃縮ウランの燃料ペレ
ット８とは、ペレットの外表面が、外観上識別可能なよ
うになっているので、燃料被覆管７内に装填する際両者
の混同を防止でき、燃料設計通りに正確に装填すること
ができる。

ところで、濃縮ウランの燃料ペレットについては、製造
工程におけるペレット外表面研削工程を消略することが
できない。

本発明の燃料棒の軸方向中間部の濃縮ウランの燃料ペレ
ットについてもこの工程は含まれている。

つまりペレット外径は被覆管の内径とあいまって、ペレ
ットと被覆管との間隔をきめる重要な因子である。この
ペレットと被覆管との間隔は、ペレットと被覆管との間
の熱伝達および使用中における燃料ペレットと被覆管と
の機械的相互作用を考慮して決定されたものであり、こ
の寸法値は燃料棒の性能および健全性に対して極めて重
要な意味を有する。

魁かし１本発明の燃料棒の軸方向上部および下部に位置
する天然ウランもしくは減損ウラン等の低濃縮度燃料ペ
レットは、原子炉の軸方向への中性子の漏洩を防止する
反射材として用いられ、これらの部分における熱出力は
、濃縮ウランの燃料ペレットが装填される燃料軸方向中
間部における熱出力に比べて非常に微小である。したが
って、この部分のペレットと被覆管との間の熱伝達およ
び機械的相互作用による燃料の性能および健全性に対す
る影響は非常に小さく無視しうる程度である。ゆえに、
ペレットと被覆管との間隔、さらにペレットの外径は濃
縮ウランの燃料ペレットはど精度よく定める必要がなく
、製造工程においてペレット外面研削工程を省略しても
問題ない、　以上のように本発明の燃料棒においては、
燃料性能に支障を与えることなく、天然ウラン等低濃縮
度の燃料ペレットと濃縮ウランの燃料ペレットとを外観
上識別可能に形成でき、燃料ペレット製造上の不都合も
生ずることがない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る燃料棒は、燃料被覆管
内の軸方向上端部および下端部に装填される天然ウラン
や減損ウラン等低濃縮度の燃料ペレットと軸方向中間部
に装填される濃縮ウランの燃料ペレットとは、外観上識
別可能なように形成されている。したがって、被覆管内
にこれらのペレットを装填する際、燃料ペレットの種別
をその外観上の差異により極めて容易かつ確実に識別す
ることができるので、天然ウランや減損ウラン等の低濃
縮度の燃料ペレットを装入すべき位置に濃縮ウランの燃
料ペレットを装入するなどの装填作業の誤りを未然に防
止することができる効果を有する。その結果、燃料棒の
信頼性、健全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る韻燃料棒の縦断面図、第２図は本
発明の核燃料棒に用いる燃料ペレットの製造方法を示す
図、第３図は従来の燃料集合体を一部切り欠いて示す縦
断面図、第４図は従来の燃料棒の縦断面図である。 ８・・・燃料ペレット １０・・・低濃縮度燃料ペレット 第１図 （Ａ、） 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料被覆管内の軸方向上部および下部の少なくとも
   一方に、天然ウランや減損ウラン等低濃縮度の燃料ペレ
   ットを、濃縮ウランの燃料ペレット共に複数装填する燃
   料棒において、上記低濃縮度の燃料ペレットは、ＵＯ＿
   ２粉末をプレス成形後焼結して製造したものであり、ま
   た上前濃縮ウランの燃料ペレットは、ＵＯ＿２粉末をプ
   レス成形後焼結した後外面研削することにより製造した
   もので形成されており、外観上低濃縮ウランの燃料ペレ
   ットと濃縮ウランの燃料ペレットとが肉眼で識別可能で
   あることを特徴とする核燃料棒。