JPS636496A - Fast breeder reactor - Google Patents

Fast breeder reactor

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JPS636496A
JPS636496A JP61149541A JP14954186A JPS636496A JP S636496 A JPS636496 A JP S636496A JP 61149541 A JP61149541 A JP 61149541A JP 14954186 A JP14954186 A JP 14954186A JP S636496 A JPS636496 A JP S636496A
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core
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fuel
fast breeder
breeder reactor
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亮司 桝見
栗原 国寿
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • 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。
(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】 [産業上の利用分野コ 本発明は高速増殖炉に係り、特に燃焼による出力分布の
変動の低減に好適な高速増殖炉に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fast breeder reactor, and particularly to a fast breeder reactor suitable for reducing fluctuations in power distribution due to combustion.

[従来の技術] 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所謂増殖を行わせ、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円柱状に形成され、この炉
心の周囲を燃料親物質からなる軸方向及び径方向ブラン
ケットで囲設している。このような炉心構成は、複数個
g ″ 匁燃料棒を束ねた燃料集合体を多数個円柱状に配置する
ことによってできる。炉心部に相当する燃料集合体内の
燃料棒には、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。この燃料親物質が炉心から洩れ出る中性子
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。
[Prior Art] As is well known, a fast breeder reactor causes a fuel parent material to absorb neutrons generated by nuclear fission in the core of a nuclear reactor to produce new fissile material, which is called breeding. It has the characteristic of being able to be used effectively. The core of such a fast breeder reactor is generally formed in a cylindrical shape, and the core is surrounded by axial and radial blankets made of fuel parent material. Such a core configuration can be achieved by arranging a large number of fuel assemblies in a cylindrical shape, in which a plurality of g'' momme fuel rods are bundled together. Alternatively, plutonium-enriched uranium is loaded, and the blanket is loaded with a fuel parent material, such as natural uranium or depleted uranium.This fuel parent material captures neutrons leaking from the reactor, producing useful fissile properties. Substances are produced.

ところで、炉心から取り出し得る熱出力の上限は、最高
温度点の熱的制限に依存する。従って、出力分布を平坦
化して最大線出力密度を低減することにより、炉心の熱
的余裕の増大を図ることができる。このため、エバリュ
ニイション・オブ・ザ・パフェ・ブランケット・コンセ
プト・フォー・ファースト・ブリーダー・リアクターズ
、シー・オー・オー−2250−5,エム・アイ・ティ
ー・エヌ・イー −157,マサチューセッツ・インス
ティテユート・オブ・テクノロジー(1974)、(#
Evaluation  of  theParfai
t  Blanket  Concept  for 
 Fast  Breeder  Reactors、
If  Coo−2250−5,MITNE−157,
MassachusettsInstitute  o
f  Technology (1974)、)に記載
のような、パフェ炉心と呼ばれる炉心概念が考案された
。パフェ炉心は、炉心の軸方向中心部に炉心半径方向に
円盤状に広がる内部ブランケット領域を設置し軸方向の
出力分布平坦化を図り、同時に、炉心領域の格分裂性物
質の富化度を半径方向内側で低く、外側で高くして、半
径方向出力分布の平坦化を図ったものである。
Incidentally, the upper limit of the heat output that can be extracted from the core depends on the thermal limit of the highest temperature point. Therefore, by flattening the power distribution and reducing the maximum linear power density, it is possible to increase the thermal margin of the core. For this reason, the Evaluation of the Parfait Blanket Concept for First Breeder Reactors, COO-2250-5, MITINE-157, Massachusetts. Institute of Technology (1974), (#
Evaluation of the Parfai
tBlanket Concept for
Fast Breeder Reactors,
If Coo-2250-5, MITNE-157,
Massachusetts Institute o
A core concept called a parfait core was devised, as described in F Technology (1974), ). The parfait core has an internal blanket region that spreads out in the radial direction of the core in a disk shape at the axial center of the core to flatten the power distribution in the axial direction.At the same time, the enrichment of fissile substances in the core region is The output is low on the inside and high on the outside to flatten the radial output distribution.

また、日本国特許筒774,013号に記載のような燃
料体積比2領域炉心と呼ばれる炉心概念がある。燃料体
積比2領域炉心は、炉心領域の核分裂性物質の富化度を
一様とし、燃料体の直径あるいは燃料体の配列ピッチを
変化させることによって燃料体積比を炉心の半径方向内
側で小さく。
Furthermore, there is a core concept called a fuel volume ratio two-region core as described in Japanese Patent No. 774,013. In a core with two fuel volume ratio regions, the enrichment of fissile material in the core region is made uniform, and the fuel volume ratio is reduced radially inside the core by changing the diameter of the fuel body or the arrangement pitch of the fuel bodies.

外側で大きくして、半径方向出力分布の平坦化を図って
いる。また、炉心体積を約16kQと大きくして中性子
の炉心からの洩れを小さくし、燃料の核分裂性物質の富
化度を約10%とすることにより反応度の変化を抑え、
出力分布を、燃焼度が0〜約1000Wd/lまでの間
、はぼ−定になるようにしたものである。
It is made larger on the outside to flatten the radial power distribution. In addition, by increasing the core volume to approximately 16 kQ to reduce the leakage of neutrons from the core, and by increasing the enrichment of fissile material in the fuel to approximately 10%, changes in reactivity are suppressed.
The output distribution is made to be approximately constant between burnup levels of 0 to approximately 1000 Wd/l.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記の2つの従来技術は、燃料の燃焼度
が1000Wd/を以上と高くなった時の出力分布の平
坦化については、十分には考慮されていない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above two conventional technologies do not sufficiently consider flattening of the power distribution when the burn-up of the fuel is as high as 1000 Wd/ or more. .

第2図は、従来のパフェ炉心の各領域の中性子無限増倍
率の燃焼による変化を示したものである。
FIG. 2 shows the change in the infinite neutron multiplication factor of each region of a conventional parfait core due to combustion.

燃焼初期においては、各領域の中性子洩れの効果の違い
を、富化度を変化させるとともに内部ブランケットを配
置して中性子無限増倍率に差をつけて相殺し、出力分布
を平坦化している。燃焼により、核分裂性物質密度が、
炉心内側の低富化度領域及び内部ブランケット領域で増
大し、炉心外側の高富化度領域で減少するため、例えば
、燃料のくなり、出力分布平坦化機能が低減する。この
ため、出力分布が大きく変動し、運転期間を通じての出
力分布の平坦化ができなくなり、制御棒挿入等の他の手
段を併用する必要があった。また、出力分布の変動によ
り、隣接した燃料集合体を流れる冷却材の間に温度差が
生じ、炉心上部機構が周期的な熱衝撃を受け(サーマル
・ストライビング)、その寿命が短縮されるという問題
点も生じる。
In the early stage of combustion, the difference in the effect of neutron leakage in each region is offset by changing the enrichment degree and arranging an internal blanket to make a difference in the infinite neutron multiplication factor, thereby flattening the output distribution. Due to combustion, the density of fissile material increases
It increases in the low enrichment region and the internal blanket region inside the core, and decreases in the high enrichment region outside the core, resulting in, for example, fuel depletion and a reduction in the power distribution flattening function. As a result, the power distribution fluctuated greatly, making it impossible to flatten the power distribution throughout the operation period, and it was necessary to use other means such as control rod insertion. In addition, fluctuations in power distribution create temperature differences between the coolant flowing in adjacent fuel assemblies, subjecting the upper core structure to periodic thermal shocks (thermal striving) and shortening its lifespan. Problems also arise.

従来の燃料体積比2領域炉心にも上記と同様の問題点が
あった。第3図は、従来の燃料体積比2領域炉心の各領
域の中性子無限増倍率の燃焼による変化を示したもので
ある。燃焼初期においては、各領域の中性子洩九の効果
の違いを、燃料体積比を変化させ、中性子無限増倍率に
差をつけて相殺し、出力分布を平坦化している。出力密
度を一定とすれば、炉心内側の低燃料体積比領域のほう
が燃焼度が高くなるため、中性子無限増倍率は、炉心外
側の高燃料体積比領域に比べ速く減少する。
Conventional cores with two fuel volume ratio regions also have problems similar to those described above. FIG. 3 shows the change in the infinite neutron multiplication factor of each region of a conventional two-region fuel volume ratio reactor core due to combustion. In the early stage of combustion, the difference in the effect of neutron leakage in each region is offset by changing the fuel volume ratio and making a difference in the infinite neutron multiplication factor, thereby flattening the power distribution. If the power density is constant, the burnup is higher in the low fuel volume ratio region inside the core, so the infinite neutron multiplication factor decreases faster than in the high fuel volume ratio region outside the core.

従って、燃焼末期では中性子無限増倍率の面領域間の差
が大きくなり過ぎ、運転期間を通じての出力分布の平坦
化ができなかった。
Therefore, in the final stage of combustion, the difference in the infinite neutron multiplication factor between surface areas became too large, making it impossible to flatten the output distribution throughout the operation period.

燃料の寿命の決定因子の一つに高速中性子照射による材
料のスウェリングが挙げられる。燃料体積比2領域炉心
では、中性子束の高い炉心中心部の単位体積当りの燃料
の量を少なくして、燃焼度の低い間の出力分布の平坦化
を図るものである。
One of the determining factors for fuel life is the swelling of materials due to fast neutron irradiation. In a core with a fuel volume ratio of 2, the amount of fuel per unit volume in the center of the core where neutron flux is high is reduced to flatten the power distribution during low burnup.

逆にいえば、出力分布が平坦であれば、中性子束は単位
体積当りの燃料の量の少ない炉心中心部でピークをもち
、十分には平坦化されていない。このことから、燃料寿
命が制限され、燃焼度を高くとることが困難であった。
Conversely, if the power distribution is flat, the neutron flux has a peak at the center of the core where the amount of fuel per unit volume is small, and is not sufficiently flattened. This limits the fuel life and makes it difficult to achieve a high burnup.

本発明の目的は、上記従来技術に比べて、最大中性子束
レベルを低減して燃料寿命を延長し、併せて燃焼による
出力分布の変動を低減し、運転期間を通じて平坦で安定
した出方分布をもつ高速増殖炉を提供することにある。
The purpose of the present invention is to reduce the maximum neutron flux level and extend the fuel life compared to the above-mentioned conventional technology, and at the same time, reduce fluctuations in the power distribution due to combustion and maintain a flat and stable output distribution throughout the operating period. The objective is to provide a fast breeder reactor with

[問題点を解決するための手段] この目的を達成するため、本発明においては。[Means for solving problems] To achieve this objective, in the present invention.

炉心の単位体積当りの燃料の量を半径方向内側で少なく
、外側で多くするとともに、炉心の内部に半径方向に広
がる盤状の内部ブランケット領域を設け、かつ、内部ブ
ランケット領域の軸方向厚さを炉心の内側領域で薄く、
外側領域で厚くした構成としている。
In addition to reducing the amount of fuel per unit volume of the reactor core on the radially inner side and increasing it on the outer side, a disk-shaped internal blanket area that extends in the radial direction is provided inside the core, and the axial thickness of the internal blanket area is increased. thinner in the inner region of the core;
The structure is made thicker in the outer region.

[作用コ 第4図は、本発明に基づく炉心の各領域の中性子無限増
倍率の燃焼による変化を示したものである。内側の炉心
領域の中性子無限増倍率の減少の度合い(図の破4りは
、従来の燃料体積比2領域炉心と同様に、外側領域より
も大きくなるが、内部ブランケット領域の中性子無限増
倍率の増大により補うため、全体としては、内側領域と
外側領域との中性子無限増倍率の差は運転期間を通じて
ほぼ一定である。これによって各領域の中性子洩れの効
果の違いを相殺するため、出力分布の変動を小さく抑え
ることができる。また、炉心の外側領域の内部ブランケ
ット厚さを内側領域よりも厚くしたことにより、運転期
間中の燃焼による反応得られるので、最大線出力密度を
低減することができる。
[Operation Figure 4 shows the change in the infinite neutron multiplication factor of each region of the reactor core based on the present invention due to combustion. The degree of decrease in the infinite neutron multiplication factor in the inner core region (the broken 4 in the figure is similar to the conventional two-fuel volume ratio region core, which is larger than the outer region, but the infinite neutron multiplication factor in the inner blanket region As a whole, the difference in the infinite neutron multiplication factor between the inner region and the outer region is almost constant throughout the operation period.In order to compensate for the difference in the effect of neutron leakage in each region, the power distribution is Fluctuations can be suppressed to a small level.Also, by making the inner blanket thicker in the outer region of the core than in the inner region, a reaction due to combustion can be obtained during the operation period, so the maximum linear power density can be reduced. .

本発明に基づく炉心では、内部ブランケットを一般に中
性子束の高くなる炉心の中心部に配置したため、これに
よる中性子の吸収効果が大きく、従来の燃料体積比2領
域炉心に比べ最大高速中性子束を大幅に低減でき、燃料
寿命を延長できる。
In the core based on the present invention, the internal blanket is placed in the center of the core where the neutron flux is generally high, so the neutron absorption effect is large, and the maximum fast neutron flux is significantly increased compared to the conventional core with a fuel volume ratio of 2. can be reduced and fuel life can be extended.

[実施例コ 以下1本発明を実施例に従って説明する。対象とする炉
心は、プルトニウムとウランの混合酸化物からなる炉心
燃料、及び主として減損ウランからなるブランケット燃
料が装荷され、冷却材としてナトリウムを用いた場合の
ものである。しかし、上記以外の燃料、例えば、混合炭
化物燃料、混合窒化物燃料、金属燃料等を用いても、ま
た、上記以外の冷却材、例えば、ヘリウム、水蒸気、二
酸化炭素等を使用した場合にも本発明は適用可能である
[Example 1] The present invention will be explained below according to an example. The target reactor core is loaded with core fuel consisting of a mixed oxide of plutonium and uranium and blanket fuel consisting mainly of depleted uranium, and uses sodium as a coolant. However, even if fuels other than those mentioned above are used, such as mixed carbide fuel, mixed nitride fuel, metal fuel, etc., and coolants other than those mentioned above, such as helium, water vapor, carbon dioxide, etc. The invention is applicable.

料の量の少ない内側炉心1と、その外周にあたる単位体
積当りの燃料の量の多い外側炉心2と内側炉心1の軸方
向中゛心部に円盤状に配置された内部ブランケット3と
で構成される。図中4及び5はそれぞれ径方向及び軸方
向ブランケットである。
It consists of an inner core 1 with a small amount of fuel, an outer core 2 on the outer periphery with a large amount of fuel per unit volume, and an inner blanket 3 arranged in a disk shape in the axial center of the inner core 1. Ru. In the figure, 4 and 5 are radial and axial blankets, respectively.

従来のパフェ炉心と異なる点の第1は、内側炉心1と外
偏炉°心2とではプルトニウム富化度を同一とし、単位
体積当りの燃料の量を変えたことてある。すなわち、内
側炉心1での単位体積当りの燃料の量は外側炉心2の約
80%となっている。これを実現するために、ここでは
内側炉心1に中空ペレットを用いている。第2点は、外
側炉心2の中はどまで内部ブランケットを広げ、かつ、
その軸方向厚さを内側炉心に比べて厚くした点である。
The first difference from the conventional parfait core is that the plutonium enrichment is the same in the inner core 1 and the outer eccentric core 2, but the amount of fuel per unit volume is different. That is, the amount of fuel per unit volume in the inner core 1 is about 80% of that in the outer core 2. In order to achieve this, hollow pellets are used in the inner core 1 here. The second point is to spread the inner blanket to the middle of the outer core 2, and
Its axial thickness is thicker than that of the inner core.

このような炉心構成においては、内側炉心1の等価直径
を炉心の等価直径の0.6〜0.8倍程度にし、外側領
域の内部ブランケットの軸方向厚さを内側領域の1.5
〜2.5倍程度にすることによって、燃焼期間を通じて
出力分布の平坦化が実現する6第5図に、内部ブランケ
ットの外側領域の厚さに対する内側領域の厚さの比を変
えた場合の、最大線出力の変化を示した。
In such a core configuration, the equivalent diameter of the inner core 1 is approximately 0.6 to 0.8 times the equivalent diameter of the core, and the axial thickness of the inner blanket in the outer region is 1.5 times that of the inner region.
By increasing the ratio by approximately 2.5 times, a flattening of the power distribution is achieved throughout the combustion period.6 Figure 5 shows that when the ratio of the thickness of the inner blanket to the outer region of the inner blanket is changed, The change in maximum line power is shown.

次に、本発明による炉心の径方向出力分布変動特性を計
算した結果を説明する。炉心の設計パラメータおよび運
転条件を次頁の第1表に示した。
Next, the results of calculating the radial power distribution fluctuation characteristics of the core according to the present invention will be explained. The core design parameters and operating conditions are shown in Table 1 on the next page.

即ち、原子炉熱出力は約2,600MW、電気出力は約
1.OOOMW、等価炉心径と炉心高さはそれぞれ30
0cm及び120cmである。軸方向及び径方向ブラン
ケット厚さは、それぞれ25cm及び30cmである。
That is, the reactor thermal output is approximately 2,600 MW, and the electrical output is approximately 1. OOOMW, equivalent core diameter and core height are each 30
They are 0 cm and 120 cm. The axial and radial blanket thicknesses are 25 cm and 30 cm, respectively.

燃料交換間隔は15ケ月、設備利用率は80%、燃料交
換バッチ数は炉心、ブランケット共に3とする。
The refueling interval will be 15 months, the capacity factor will be 80%, and the number of refueling batches will be 3 for both core and blanket.

第1表 第1表(つづき) 上記炉心設計パラメータを用いて計算した本発明の炉心
(第1図)の平衡サイクル初期および末期における径方
向出力分布を第6図に示す。比較のため、従来のパフェ
炉心に対する結果を第7図に、従来の燃料体積比2領域
炉心に対する結果を第8図に示す。これらの結果から明
らかなように、本発明の炉心では、従来炉心に比へて径
方向出力分布の変動割合が最大1/2から1/3に低減
されている。その結果、サーマル・ストライビングの問
題が緩和される。また、運転時の最大線出力密度が約1
3%低減され、炉心の熱的余裕が増大する。あるいは、
最大線出力密度を一定とすると、従来炉心に比べて炉心
燃料集合体数を約13%削減することが可能となり、燃
料の製造コストをそれだけ低減できることになる。また
、最大高速中性子束を従来の燃料体積比2領域炉心に比
べ約20%低減でき、燃料寿命をそれだけ延長できる。
Table 1 Table 1 (Continued) FIG. 6 shows the radial power distribution of the core of the present invention (FIG. 1) calculated using the above core design parameters at the beginning and end of the equilibrium cycle. For comparison, the results for a conventional parfait core are shown in FIG. 7, and the results for a conventional two-area fuel volume ratio core are shown in FIG. As is clear from these results, in the core of the present invention, the rate of variation in the radial power distribution is reduced by a maximum of 1/2 to 1/3 compared to the conventional core. As a result, thermal striping problems are alleviated. In addition, the maximum linear output density during operation is approximately 1
3% reduction, increasing the thermal margin of the core. or,
If the maximum linear power density is kept constant, the number of core fuel assemblies can be reduced by about 13% compared to conventional reactor cores, and the fuel manufacturing cost can be reduced accordingly. Furthermore, the maximum fast neutron flux can be reduced by about 20% compared to the conventional two-region fuel volume ratio core, and the fuel life can be extended accordingly.

第9図に示す第2の実施例では、内部ブランケット3の
中心を炉心の軸方向中心より下方に配置している。原子
炉の運転中は制御棒が炉心上端部から挿入されるが、本
実施例のように内部ブランケットを下方に配置すること
により、中途挿入状態で運転する場合の制御棒挿入によ
る出力分布の歪みを軽減することができる。また、第1
0図に示す実施例のように、内部ブランケット3の中心
を炉心の軸方向中心より下へ配置することの代わりに、
内部ブランケット3の形状を軸方向に非対称とし、下側
の体積を大きくした構成によっても、制御捧甲途挿入に
よる出力分布の歪みを軽減することができる。
In the second embodiment shown in FIG. 9, the center of the internal blanket 3 is located below the axial center of the reactor core. During reactor operation, control rods are inserted from the upper end of the core, but by placing the internal blanket at the bottom as in this example, distortion of the power distribution due to control rod insertion when operating in a mid-insertion state can be avoided. can be reduced. Also, the first
Instead of locating the center of the inner blanket 3 below the axial center of the reactor core, as in the embodiment shown in FIG.
Also by making the shape of the internal blanket 3 asymmetrical in the axial direction and increasing the volume on the lower side, it is possible to reduce the distortion in the output distribution due to the insertion of the control armor.

第11図の実施例は、炉心の内側領域軸方向上部および
下部に外側領域と同じ単位体積当たりの燃料の量が多い
領域を設けたものである。この実施例では、出力分布が
軸方向により一層平坦化されるため最大線出力低減の効
果が大きい。
In the embodiment shown in FIG. 11, regions having the same large amount of fuel per unit volume as the outer region are provided in the axially upper and lower parts of the inner region of the core. In this embodiment, since the output distribution is further flattened in the axial direction, the effect of reducing the maximum linear output is large.

また、第12図に示すように、内部ブランケットに低濃
縮ウラン、Pu等の核分裂性物質を僅かに富化した低富
化度領域6とすることによっても同様に本発明の効果を
得ることができる。例えば、初装荷炉心の出力分布の平
坦化を強調することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 12, the effects of the present invention can be similarly obtained by forming a low enrichment region 6 in which the inner blanket is slightly enriched with fissile materials such as low enriched uranium and Pu. can. For example, it is possible to emphasize the flattening of the power distribution of the initially loaded core.

以上の実施例では、領域間で単位体積当りの燃=、−:
b斗の量に違いを持たせるために内側炉心1の燃料(:
 刀− 一′  に中空ペレットを用いた。上記以外の方法とし
て、内側炉心1で燃料ペレットの焼結密度を小さくする
ことが考えられる。また、内側炉心1では細径燃料棒を
、外側炉心2では太径燃料棒を使用すること、あるいは
、燃料棒配列ピッチを、内側炉心1では大きく、外側炉
心2では小さくすることによっても単位体積当りの燃料
の量を領域毎に変化させることはできる。また、内側炉
心1では酸化物燃料を、外側炉心2では金属燃料、炭化
物燃料、あるいは窒化物燃料を使用することも可能であ
る。
In the above example, fuel per unit volume between regions =, -:
In order to vary the amount of fuel in the inner core 1 (:
A hollow pellet was used for the sword. As a method other than the above, it is conceivable to reduce the sintered density of the fuel pellets in the inner core 1. In addition, by using small-diameter fuel rods in the inner core 1 and large-diameter fuel rods in the outer core 2, or by making the fuel rod arrangement pitch larger in the inner core 1 and smaller in the outer core 2, the unit volume It is possible to vary the amount of fuel per area. It is also possible to use oxide fuel in the inner core 1 and to use metal fuel, carbide fuel, or nitride fuel in the outer core 2.

さらに、内側炉心1で、各燃料ペレット間に構造材のペ
レットをはさませる方法、燃料ペレット内に中性子吸収
の小さい物質を混入させる方法なども考えられる。
Furthermore, in the inner core 1, a method of sandwiching structural material pellets between each fuel pellet, a method of mixing a substance with low neutron absorption into the fuel pellets, etc. are also considered.

以上の実施例では、内側炉心1と外側炉心2の核分裂性
物質の富化度は一様としたが、内側炉心1の富化度を僅
かに下げ、内部ブランケット3の厚さを薄くすること、
あるいは、内側炉心1の富化度を僅かに上げ、内部ブラ
ンケット3の厚さを厚くすることによっても本発明の効
果は得られる。
In the above embodiment, the enrichment of fissile material in the inner core 1 and the outer core 2 is uniform, but it is possible to slightly lower the enrichment of the inner core 1 and reduce the thickness of the inner blanket 3. ,
Alternatively, the effects of the present invention can also be obtained by slightly increasing the enrichment of the inner core 1 and increasing the thickness of the inner blanket 3.

また、以上の実施例では、単位体積当りの燃料の量を2
つの領域で変化させたが、3領域以上でこれを実施する
ことも可能である。第13図は、炉心を半径方向に3領
域に分け、外側はど単位体積当りの燃料の量を増加した
例で、この場合も外側はど内部ブランケット3の軸方向
厚さを厚くして、出力分布を平坦にできる。第13図は
、半径方向及び軸方向の両方で3領域とした例である。
In addition, in the above embodiment, the amount of fuel per unit volume is 2
Although the changes were made in one area, it is also possible to implement this in three or more areas. FIG. 13 shows an example in which the core is divided into three regions in the radial direction and the amount of fuel per unit volume of the outer region is increased. The output distribution can be flattened. FIG. 13 shows an example in which there are three regions in both the radial direction and the axial direction.

現行の設計では、燃料集合体は、燃料ピン・バンドルを
六角形のラッパ管内に装荷する構造となっている。ラッ
パ管の主な機能の一つは、燃料集合体毎に冷却材の流量
配分を行うことである。本発明に基づく炉心によれば、
運転期間を通じて平坦で安定した出力分布が実現できる
ので、流量配分が不要となりラッパ管を削除できる可能
性が得られる。この場合には、内側炉心1の燃料集合体
をラッパ管の無い構造とし、外側炉心2の燃料集合体を
ラッパ骨付の構造とすることにより、単位体積当りの燃
料の量を、内側炉心で少なく、外側炉心で多くすること
が考えられる。
In current designs, fuel assemblies are configured to load fuel pin bundles into hexagonal wrapper tubes. One of the main functions of the wrapper tube is to distribute the coolant flow rate for each fuel assembly. According to the core based on the present invention,
Since a flat and stable power distribution can be achieved throughout the operating period, flow distribution becomes unnecessary and there is the possibility of eliminating the trumpet tube. In this case, by making the fuel assembly of the inner core 1 have a structure without a trumpet tube and the fuel assembly of the outer core 2 having a structure with a trumpet bone, the amount of fuel per unit volume can be reduced in the inner core. It is conceivable to reduce the amount and increase it in the outer core.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明の炉心では、従来のパフェ
炉心及び燃料体積比2領域炉心に比べ、(1)運転時の
出力分布変動かに低減でき、炉心上部機構に対するサー
マル・ストライビングの効果が緩和される。(2)運転
時の最大線出力密度を小さくでき、炉心の熱的余裕が増
大する。あるいは(3)炉心燃料を約削減でき、燃料の
製造コストを低減できる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the core of the present invention, compared to conventional parfait cores and cores with two fuel volume ratio regions, (1) power distribution fluctuations during operation can be reduced, and thermal damage to the upper core mechanism can be reduced.・The effect of striping is alleviated. (2) The maximum linear power density during operation can be reduced, increasing the thermal margin of the reactor core. Or (3) the amount of core fuel can be reduced by approximately 100%, reducing fuel manufacturing costs.

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

第1図は本発明の第1の実施例を示す炉心の垂直断面図
、第2図、第3図は各種従来の炉心内側領域及び外側領
域における中性子無限増倍率の燃焼による変化を示す特
性図であり、第4図は本発明の一実施例による炉心の炉
心内側領域及び外側領域における中性子無限増倍率の燃
焼による変化を示す特性図であり、第5図は本発明を説
明する図であり、内部ブランケット形状による最大線出
力の変化を示す特性図、また、第6図は本発明に基づく
炉心の、第7図及び第8図は従来炉心の径方向出力分布
を示す特性図である。第9図、第10図、第11図、第
12図、第13図、第14図は本発明の各地の実施例を
一図一例にて示した炉。 心の垂直断面図である。 1・・・内側炉心、2・・・外側炉心、3・・・内部ブ
ランケット、4・・・径方向ブランケット、5・・・軸
方向プランケラb、6・・・低富化度領域、7・・・燃
料低密度領域、8・・・燃料中密度領域、9・・・燃料
高密度領域。 第1図 1・・・内側炉心、2・・・外側炉心、3・・・内部ブ
ランケット、4・・・径方向ブランケット、5・・・軸
方向ブランケット。 第2図 第3図 (υ)IIJJ )→運転期間→   (末1υ1)第
4図 第5図 2+、いζ−15の(ハ)員;1ブランケツト1すざに
メ’fE勺几第7図         第8図 第6図 (炉中心)  怪方向位PI 第11図 第12図 第13図 第14図
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the core showing the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams showing changes in the infinite neutron multiplication factor due to combustion in various conventional core inner and outer regions. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the change in the infinite neutron multiplication factor due to combustion in the core inner region and outer core region according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating the present invention. , FIG. 6 is a characteristic diagram showing the change in maximum linear power depending on the internal blanket shape, and FIG. 6 is a characteristic diagram showing the radial power distribution of the core based on the present invention, and FIGS. 7 and 8 are characteristic diagrams showing the radial power distribution of the conventional core. FIGS. 9, 10, 11, 12, 13, and 14 are furnaces showing various embodiments of the present invention in one diagram. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the heart. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Inner core, 2... Outer core, 3... Internal blanket, 4... Radial blanket, 5... Axial planchera b, 6... Low enrichment region, 7... ...Low fuel density region, 8...Medium fuel density region, 9...High fuel density region. Fig. 1 1... Inner core, 2... Outer core, 3... Internal blanket, 4... Radial blanket, 5... Axial blanket. Fig. 2 Fig. 3 (υ) IIJJ) → Operating period → (end 1υ1) Fig. 4 Fig. 5 2+, Figure 8 Figure 6 (furnace center) Strange direction PI Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、核分裂性物質を富化した燃料を主成分とする円柱状
の炉心と前記炉心の内部にあって燃料親物質を主成分と
する盤状の内部ブランケット領域を有する高速増殖炉に
おいて、前記炉心の単位体積当りの燃料の量を炉心半径
方向内側で少なく、外側で多くし、炉心径方向内側領域
から外側領域まで広がる盤状の前記内部ブランケット領
域の軸方向厚さを、炉心内側領域で薄く、外側領域で厚
くした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、内部ブランケット
領域の軸方向中心を炉心の軸方向中心より下方としたこ
とを特徴とする高速増殖炉。 3、特許請求の範囲第1項又は第2項において、炉心内
側領域軸方向上部及び下部に、外側領域と同じ単位体積
当りの燃料の量の多い領域を設けたことを特徴とする高
速増殖炉。 4、特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項におい
て、内部ブランケット領域の幾何形状を軸方向非対称と
し、前記内部ブランケット領域の体積を軸方向下側で大
きくしたことを特徴とする高速増殖炉。 5、特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項又は第
4項において、前記内部ブランケット領域に核分裂性物
質を富化したことを特徴とする高速増殖炉。 6、特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項又は第
4項又は第5項において、単位体積当りの燃料の量の異
なる領域数を炉心の半径方向または軸方向または両方向
に3領域以上としたことを特徴とする高速増殖炉。 7、特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項又は第
4項又は第5項又は第6項において、炉心内側領域と外
側領域とで核分裂性物質の富化度を変えたことを特徴と
する高速増殖炉。
[Scope of Claims] 1. A high-speed reactor having a cylindrical reactor core whose main component is fuel enriched with fissile material, and a disk-shaped internal blanket region whose main component is fuel parent material located inside the core. In a breeder reactor, the amount of fuel per unit volume of the core is reduced on the radially inner side of the core and larger on the outer side, and the axial thickness of the disk-shaped internal blanket region that extends from the radially inner region to the outer region of the core is increased. , a fast breeder reactor characterized by being thinner in the inner region of the core and thicker in the outer region. 2. A fast breeder reactor according to claim 1, characterized in that the axial center of the internal blanket region is located below the axial center of the reactor core. 3. A fast breeder reactor according to claim 1 or 2, characterized in that a region with a large amount of fuel per unit volume, which is the same as that of the outer region, is provided in the upper and lower parts of the core inner region in the axial direction. . 4. Claim 1, 2, or 3 is characterized in that the geometry of the inner blanket region is asymmetric in the axial direction, and the volume of the inner blanket region is increased on the lower side in the axial direction. Fast breeder reactor. 5. A fast breeder reactor according to claim 1, 2, 3, or 4, characterized in that the inner blanket region is enriched with fissile material. 6. In claim 1, 2, 3, 4, or 5, the number of regions in which the amount of fuel per unit volume differs is 3 in the radial direction, axial direction, or both directions of the core. A fast breeder reactor characterized in that it is more than 100% in size. 7. In claim 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6, the degree of enrichment of fissile material is changed between the inner core region and the outer core region. A fast breeder reactor featuring:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07144918A (en) * 1993-06-08 1995-06-06 Agency Of Ind Science & Technol Production of alpha-manganese dioxide

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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