JPS63298191A - Fuel rod - Google Patents
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- JPS63298191A JPS63298191A JP62133903A JP13390387A JPS63298191A JP S63298191 A JPS63298191 A JP S63298191A JP 62133903 A JP62133903 A JP 62133903A JP 13390387 A JP13390387 A JP 13390387A JP S63298191 A JPS63298191 A JP S63298191A
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
Ｕ発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、高速増殖炉に配置される燃料集合体を構成す
る燃料棒に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION OBJECTS OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to fuel rods constituting a fuel assembly disposed in a fast breeder reactor.
（従来の技術）
一般に、高速増殖炉では、燃料要素を燃料被覆管内に封
入して燃料棒を構成し、この燃料棒を多数本束ねて燃料
集合体を構成する。なお、この燃料集合体は、断面六角
形状のラッパー管内に収容されたものが多い。(Prior Art) Generally, in a fast breeder reactor, a fuel rod is constructed by enclosing a fuel element in a fuel cladding tube, and a fuel assembly is constructed by bundling a large number of these fuel rods. Note that this fuel assembly is often housed in a wrapper tube with a hexagonal cross section.
そして、上記燃料集合体を原子炉容器内に多数配置して
、炉心を構成する。A large number of the fuel assemblies described above are arranged in a reactor vessel to constitute a reactor core.
上）ホの燃料要素としては、大別して酸化物燃料要素と
、金属燃料要素とがある。Above) Fuel elements can be broadly classified into oxide fuel elements and metal fuel elements.
第５図（ａ）は、酸化物燃料要素を用いた燃料棒を示す
もので、燃料被覆管１の下部には、プレナム２が形成さ
れており、プレナム２の上部には、下方から順に、たと
えばＵＯ２等のブランケット燃料ペレット３、（Ｕ＋Ｐ
ｕ）０２等の燃料ペレット４、上記ブランケット燃料ペ
レット３か配置されている。FIG. 5(a) shows a fuel rod using an oxide fuel element, in which a plenum 2 is formed at the lower part of the fuel cladding tube 1, and in the upper part of the plenum 2, from the bottom, Blanket fuel pellets 3, such as UO2, (U+P
u) Fuel pellets 4 such as 02 and the above-mentioned blanket fuel pellets 3 are arranged.
また、第５図（ｂ）は、金属燃料要素を用いた燃料棒を
示すもので、燃料被覆管１ａの下部には、たとえばｕ−
’ｐｕ−ｚｒ合金等、ジルコニウムを１０％程度加えた
合金等からなる金属燃料４ａが配置されており、金属燃
料４ａの上部は、プレナム２ａとされている。また、プ
レナム２ａの上部には、たとえばＢ４Ｃ等からなる遮蔽
体５が配置されている。なお、金属燃料４ａと燃料被覆
管１ａとの間には、熱伝導性を向上させるため、図示し
ないナトリウムが充填されておりζいわゆるナトリウム
ボンド型とされている。Further, FIG. 5(b) shows a fuel rod using a metal fuel element, in which, for example, a u-
A metal fuel 4a made of an alloy containing about 10% zirconium, such as a 'pu-zr alloy, is arranged, and the upper part of the metal fuel 4a is a plenum 2a. Further, a shielding body 5 made of, for example, B4C is arranged above the plenum 2a. Note that, in order to improve thermal conductivity, sodium (not shown) is filled between the metal fuel 4a and the fuel cladding tube 1a, which is a so-called sodium bond type.
上記金属燃料要素を用いた燃料棒を用いて炉心を構成し
た場合、酸化物燃料要素を用いた場合に較べて炉心内の
スペク１〜ルが硬くなり、また密度を大きくすることが
できるため、増殖性が酸化物燃料要素を用いた場合に較
べて向上するという利点がある。また、この増殖性の向
上ににす、軸ブランケットを配置しなくても、炉心性能
が低下しないので、軸ブランケットなしの炉心を構成す
ることができ、使用済み燃料の処理を簡略化することが
できるという利点もある。When a reactor core is constructed using fuel rods using the above-mentioned metal fuel elements, the spectrum inside the core becomes harder than when using oxide fuel elements, and the density can be increased. The advantage is that the propagation properties are improved compared to when using oxide fuel elements. In addition, in order to improve this multiplication property, the core performance does not deteriorate even without the provision of a shaft blanket, so it is possible to configure a core without a shaft blanket, which simplifies the treatment of spent fuel. There is also the advantage of being able to do so.
（発明が解決しようとする問題点）
上述の金属燃料要素を用いた燃料棒では、燃料と被覆管
との間にナトリウムを充填し燃料と被覆管との間の熱伝
導性を向上させるいわゆるナトリウムボンド型とされて
いるため、酸化物燃料要素を用いた場合のように、下部
プレナム方式とすることが困難である。このため第５図
に示したように、上部プレナム方式とする必要がある。(Problems to be Solved by the Invention) In the fuel rod using the above-mentioned metal fuel element, sodium is filled between the fuel and the cladding to improve thermal conductivity between the fuel and the cladding. Because it is a bond type, it is difficult to use a lower plenum system as is the case with oxide fuel elements. Therefore, as shown in FIG. 5, it is necessary to use an upper plenum system.
しかしながら、炉心冷却材が下部から上部に流れる炉心
では上部プレナム方式とした場合、下部プレナム方式と
した場合に較べて大型のプレナムが必要となり、また、
第５図に符号ｄで示す間隔分だけ、酸化物燃料要素を用
いた燃料棒で炉心を構成した場合に較べて炉心の軸方向
中心の位置が下方へ移動する。したがって、たとえば酸
化物燃料要素を用いた燃料棒から金属燃料要素を用いた
燃料棒への移行、または、この逆の移行を行う場合、制
御棒の駆動範囲の変更等運転条件の大幅な変更を行う必
要があり、このような移行が困難であるという問題があ
る。However, in a reactor core where the core coolant flows from the bottom to the top, when using the upper plenum system, a larger plenum is required compared to when using the lower plenum system.
The position of the axial center of the core moves downward by the distance indicated by d in FIG. 5 compared to the case where the core is constructed of fuel rods using oxide fuel elements. Therefore, for example, when transitioning from fuel rods using oxide fuel elements to fuel rods using metal fuel elements, or vice versa, significant changes in operating conditions, such as changes in the drive range of control rods, are required. The problem is that such a transition is difficult.
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、酸化物燃料要素を用いた燃料棒から金属燃料要素を用
いた燃料棒への移行または、この逆の移行を容易に行う
ことのできる燃料棒を提供しようとするものでおる。The present invention has been made in response to such conventional circumstances, and it is possible to easily transition from a fuel rod using an oxide fuel element to a fuel rod using a metal fuel element, or vice versa. The aim is to provide fuel rods that can be used.
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
すなわち本発明の燃料棒は、燃料要素が封入され上部に
プレナムが形成された燃料部と、酸化物からなるブラン
ケットペレットが封入され下部にプレナムが形成された
ブランケット部とを備え、前記ブランケット部が、前記
燃料部の下部に接続されて構成されることを特徴とする
。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the fuel rod of the present invention includes a fuel section in which a fuel element is enclosed and a plenum is formed in the upper part, and a fuel part in which a blanket pellet consisting of an oxide is enclosed and a plenum is formed in the lower part. and a blanket part in which a plenum is formed, and the blanket part is connected to a lower part of the fuel part.
（作 用）
本発明の燃料棒では、燃料要素が封入され上部にプレナ
ムが形成された燃料部と、酸化物からなるブランケット
ペレットが封入され下部にプレナムが形成されたブラン
ケット部とを備え、ブランケット部が燃料部の下部に接
続されて構成されている。(Function) The fuel rod of the present invention includes a fuel part in which a fuel element is enclosed and a plenum formed in the upper part, and a blanket part in which blanket pellets made of oxide are enclosed and a plenum is formed in the lower part. section is connected to the lower part of the fuel section.
したがって、この燃料棒を用いて炉心を構成すると、金
属燃料要素を用いた場合でも、炉心の軸方向中心の位置
を酸化物燃料要素を用いた燃料棒で炉心を構成した場合
とほぼ等しくすることができ、酸化物燃料要素を用いた
燃料棒から金属燃料要素を用いた燃料棒への移行または
、この逆の移行を容易に行うことができる。Therefore, when a core is constructed using these fuel rods, even when metal fuel elements are used, the position of the axial center of the core can be made almost the same as when the core is constructed using fuel rods using oxide fuel elements. This allows for easy transition from fuel rods using oxide fuel elements to fuel rods using metal fuel elements, and vice versa.
（実施例）
以下本発明の燃料棒の詳細を図面を参照して一実施例に
ついて説明する。(Example) Hereinafter, details of the fuel rod of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明の一実施例の燃料棒を示すもので、こ
の実施例の燃料棒は、たとえばＵ−ＰＬ、１−Ｚｒ合金
等、ジルコニウムを１０％程度加えた合金等からなる金
属燃料１１が封入され、その上部をプレナム１２とされ
、そのざらに上部に８４Ｃ等からなる遮蔽体１３が配置
された燃料部１４と、たとえば天然ウラン酸化物ＮＵＯ
２、減損ウラン酸化物ＤＵ０２等の酸化物からなるブラ
ンケットペレット１５が封入され、下部をプレナム１６
とされたブランケット部１７とから構成されており、ブ
ランケット部１７は、燃料部１４の下部に接続されてい
る。FIG. 1 shows a fuel rod according to an embodiment of the present invention. The fuel rod of this embodiment is made of a metal such as an alloy containing about 10% zirconium, such as U-PL or 1-Zr alloy. A fuel part 14 in which fuel 11 is sealed, the upper part of which is used as a plenum 12, and a shield 13 made of 84C or the like is arranged roughly above the plenum 12, and a fuel part 14 containing, for example, natural uranium oxide NUO.
2. Blanket pellets 15 made of oxides such as depleted uranium oxide DU02 are enclosed, and the lower part is placed in a plenum 16.
The blanket part 17 is connected to the lower part of the fuel part 14.
なお、ブランケット部１７と、燃料部１４との接続は、
溶接等により固着しても、たとえば以下に示すように、
ブランケット部１７および燃料部１４の接続側端部に機
械的な接続機構を配置して行ってもよい。Note that the connection between the blanket part 17 and the fuel part 14 is as follows.
Even if it is fixed by welding etc., for example as shown below,
A mechanical connection mechanism may be provided at the connection side ends of the blanket section 17 and the fuel section 14.
すなわち、第２図に示すように、燃料部１４またはブラ
ンケット部１７の接続側端部に中空の円筒状部２０を形
成し、その側壁部分に１字状スリット２１を形成する。That is, as shown in FIG. 2, a hollow cylindrical part 20 is formed at the connection side end of the fuel part 14 or the blanket part 17, and a single-shaped slit 21 is formed in the side wall thereof.
そして、ブランケット部１７または燃料部１４の接続側
端部に小径部２２を形成し、この小径部２２に突起２３
を形成し、突起２３の位置を１字状スリット２１に合わ
せて小径部２２を円筒状部２０に挿入し、回転させるこ
とにより固定する。この時、第３図に示すように燃料棒
の外側にスペーサーワイヤ２４を巻回する場合は、１字
状スリット２１の方向を、スペーサーワイヤ２４の巻回
する方向に対して、扱けにくい方向とすることが好まし
い。Then, a small diameter part 22 is formed at the connection side end of the blanket part 17 or the fuel part 14, and a projection 23 is formed on this small diameter part 22.
is formed, the small diameter portion 22 is inserted into the cylindrical portion 20 by aligning the position of the protrusion 23 with the one-shaped slit 21, and is fixed by rotating. At this time, when winding the spacer wire 24 on the outside of the fuel rod as shown in FIG. It is preferable that
また、係止機構は、たとえば第４図に示すように、円筒
状部２０の側壁部分に形成された透孔２５と、弾性部材
等からなり小径部２２に形成され透孔から外側に付勢さ
れた状態で突出するストッパ２６等から構成してもよい
。すなわち、ストッパ２６を押圧し、小径部２２内側に
収容された状態として、小径部２２を円筒状部２０内に
挿入し、ストッパ２６を透孔２５に位置合わせすること
によりストッパ２６が、透孔２５から突出した状態とし
て、係止させるものである。Further, as shown in FIG. 4, for example, the locking mechanism includes a through hole 25 formed in the side wall portion of the cylindrical portion 20, an elastic member, etc., and is formed in the small diameter portion 22 and is biased outward from the through hole. It may also be composed of a stopper 26 or the like that protrudes in the closed state. That is, by pressing the stopper 26 and inserting the small diameter part 22 into the cylindrical part 20 so that the small diameter part 22 is accommodated inside the small diameter part 22 and aligning the stopper 26 with the through hole 25, the stopper 26 is inserted into the through hole. It is to be locked in a state in which it protrudes from 25.
上記構成のこの実施例の燃料棒は、たとえば断面六角形
状のラッパー管内等に六方格子状に規則正しく多数配列
され、高速増殖炉の圧力容器内に規則正しく多数配列さ
れて、炉心を構成する。そして、炉心内には、下方から
上方へ向けて液体ナトリウム等の冷却材が流通され、金
属燃料１１内で生じる核分裂により発生する熱エネルギ
ーが、冷却材の流れによって炉心外へ導出される。A large number of the fuel rods of this embodiment having the above configuration are regularly arranged in a hexagonal lattice shape, for example, in a wrapper tube having a hexagonal cross section, and are regularly arranged in large numbers in a pressure vessel of a fast breeder reactor to constitute a reactor core. A coolant such as liquid sodium is passed through the reactor core from the bottom to the top, and thermal energy generated by nuclear fission occurring within the metal fuel 11 is led out of the core by the flow of the coolant.
すなわち、この実施例の燃料棒では、炉心の軸方向中心
の位置を酸化物燃料要素を用いた燃料棒で炉心を構成し
た場合とほぼ等しくすることができ、酸化物燃料要素を
用いた燃料棒から金属燃料要素を用いた燃料棒への移行
または、この逆の移行を容易に行うことができる。また
、金属燃料１１とブランケットペレット１５とを容易に
分離することができるので、使用済み燃料の再処理を容
易に行うことができる。In other words, in the fuel rod of this example, the position of the axial center of the core can be made almost equal to that in the case where the core is configured with fuel rods using oxide fuel elements, and The transition from fuel rods to fuel rods using metal fuel elements and vice versa can be easily accomplished. Further, since the metal fuel 11 and the blanket pellets 15 can be easily separated, the spent fuel can be easily reprocessed.
なお、上記実施例では、金属燃料１１について説明した
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、
金属燃料１１の代わりにナトリウムボンド型炭化物燃料
、窒化物燃料も適用可能であり、また、ナトリウムボン
ド型でなくヘリウムボンド型炭化物燃料、窒化物燃料と
することもできる。In addition, although the metal fuel 11 was explained in the said Example, this invention is not limited to such an example,
Instead of the metal fuel 11, a sodium bond type carbide fuel or nitride fuel can also be used, and a helium bond type carbide fuel or nitride fuel can also be used instead of the sodium bond type.
［発明の効果］
上述のように、本発明の燃料棒では、炉心の軸方向中心
の位置を酸化物燃料要素を用いた燃料棒で炉心を構成し
た場合とほぼ等しくすることができ、酸化物燃料要素を
用いた燃料棒から金属燃料要素を用いた燃料棒への移行
または、この逆の移行を容易に行うことができる。[Effects of the Invention] As described above, in the fuel rod of the present invention, the position of the axial center of the core can be made almost the same as in the case where the core is configured with fuel rods using oxide fuel elements, and A transition from fuel rods using fuel elements to fuel rods using metal fuel elements or vice versa can be easily performed.
第１図は本発明の一実施例の燃料棒を示す縦断面図、第
２図〜第４図は第１図に示す燃料棒の接続部の例を示す
斜視図、第５図は従来の燃料棒を示す縦断面図である。
１１・・・・・・・・・・・・・・・金属燃料１２・・
・・・・・・・・・・・・・プレナム１４・・・・・・
・・・・・・・・・燃料部１５・・・・・・・・・・・
・・・・ブランケットペレット１６・・・・・・・・・
・・・・・・プレナム１７・・・・・・・・・・・・・
・・ブランケット部出願人 日本原子力事業
株式会社出願人 株式会社 東 芝
代理人 弁理士 須 山 佐 −
第１図
第２図
２］
第３図
第４図FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a fuel rod according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are perspective views showing an example of the connection part of the fuel rod shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing a fuel rod. 11・・・・・・・・・・・・Metal fuel 12...
・・・・・・・・・・・・Plenum 14・・・・・・
......Fuel section 15...
・・・Blanket pellet 16・・・・・・・・・
・・・・・・Plenum 17・・・・・・・・・・・・・・・
...Blanket Division Applicant Japan Atomic Energy Corporation Applicant Toshiba Corporation Agent Patent Attorney Sasu Suyama - Figure 1 Figure 2 Figure 4] Figure 3 Figure 4
Claims (3)
燃料部と、酸化物からなるブランケットペレットが封入
され下部にプレナムが形成されたブランケット部とを備
え、前記ブランケット部が、前記燃料部の下部に接続さ
れて構成されることを特徴とする燃料棒。(1) A fuel part in which a fuel element is enclosed and a plenum is formed in the upper part, and a blanket part in which blanket pellets made of oxide are enclosed and a plenum is formed in the lower part, and the blanket part is arranged in the fuel part. A fuel rod configured by being connected to a lower part.
窒化物燃料が封入されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の燃料棒。(2) The fuel rod according to claim 1, wherein the fuel portion is filled with metal fuel, carbide fuel, or nitride fuel.
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
料棒。(3) The fuel rod according to claim 1, wherein the fuel portion has liquid metal between the fuel and the cladding tube.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62133903A JPS63298191A (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Fuel rod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62133903A JPS63298191A (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Fuel rod |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63298191A true JPS63298191A (en) | 1988-12-05 |
Family
ID=15115793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62133903A Pending JPS63298191A (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Fuel rod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63298191A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015092161A (en) * | 2009-06-01 | 2015-05-14 | アドバンスト・リアクター・コンセプツ・エルエルシー | Particulate metal fuels used in power generation, recycling systems, and small modular reactors |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62133903A patent/JPS63298191A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015092161A (en) * | 2009-06-01 | 2015-05-14 | アドバンスト・リアクター・コンセプツ・エルエルシー | Particulate metal fuels used in power generation, recycling systems, and small modular reactors |
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