JPS6398591A - Fuel aggregate - Google Patents
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- JPS6398591A JPS6398591A JP61242980A JP24298086A JPS6398591A JP S6398591 A JPS6398591 A JP S6398591A JP 61242980 A JP61242980 A JP 61242980A JP 24298086 A JP24298086 A JP 24298086A JP S6398591 A JPS6398591 A JP S6398591A
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、炉心の冷却材が沸騰する沸騰水型の原子炉で
使用する９×９、あるいは、それ以上の配列の格子型燃
料集合体に係り、特に、燃焼度を向上させ、さらに、安
定余裕を十分に確保するために好適な燃料集合体に関す
る。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a lattice-type fuel assembly arranged in a 9×9 or more arrangement for use in a boiling water type nuclear reactor in which the core coolant boils. In particular, the present invention relates to a fuel assembly suitable for improving burnup and further ensuring sufficient stability margin.
炉心での冷却水が沸騰する沸騰水型の燃料集合体は、従
来、文献で示すように７ Ｘ ７１ ｓ ｘ ｓの格子
状の燃料集合体が使用されている。ところで。Conventionally, as a boiling water type fuel assembly in which cooling water in a reactor core is boiled, a lattice-shaped fuel assembly of 7 x 71 s x s has been used, as shown in literature. by the way.
高燃焼度化の観点からは、燃料棒を従来より細径化し、
本数を増やした９Ｘ９あるいはそれ以上の配列の燃料集
合体の方が望ましい（第２図参照）。From the perspective of increasing burnup, fuel rods are made smaller in diameter than before,
A fuel assembly with an increased number of fuel assemblies in a 9x9 or larger arrangement is preferable (see Figure 2).
すなわち、燃料棒の本数の増加により、燃料棒の線出力
密度が下がるので、核分裂生成ガスの発生が減少し、高
燃焼度化が可能となる。That is, as the number of fuel rods increases, the linear power density of the fuel rods decreases, so the generation of fission product gas decreases, making it possible to increase the burnup.
９×９あるいはそれ以上の配列の燃料集合体では、核反
応の観点から、燃料集合体内の燃料棒の断面積の総和は
、従来の７×７あるいは８×８集合体と同程度にする必
要がある。そのため、燃料棒を細径化し燃料棒の本数を
増やすと、従来型果合体と比べ、ぬれ縁長さが増加する
ため、起動時の自然循環運転時に安定余裕を確保できな
いという問題がある。そのため、９Ｘ９、あるいは、そ
れ以上の配列の燃料集合体では、安定余裕を確保するた
め、燃料集合体の入口部に設けている人口オリフィスで
の抵抗を増やすことが検討されている。しかし、オリフ
ィスの抵抗を増加させると、定格点で炉心流量が減少す
るという問題点が生じる。そのため、ポンプの吐出量の
大きいものが必要となり、ロス１−高となる欠点がある
。For fuel assemblies arranged in a 9x9 or larger arrangement, from the viewpoint of nuclear reactions, the total cross-sectional area of the fuel rods in the fuel assembly must be about the same as that of conventional 7x7 or 8x8 assemblies. There is. Therefore, when the diameter of the fuel rods is reduced and the number of fuel rods is increased, the length of the wetted edge increases compared to the conventional type of fuel rods, so there is a problem that it is not possible to secure a stability margin during natural circulation operation at startup. Therefore, in order to ensure a stability margin for fuel assemblies arranged in a 9×9 or larger arrangement, it is being considered to increase the resistance at the artificial orifice provided at the entrance of the fuel assembly. However, increasing the orifice resistance causes a problem in that the core flow rate decreases at the rated point. Therefore, a pump with a large discharge amount is required, which has the drawback of 1-high loss.
従って１本発明の目的は、燃料棒を細径化し本数を増や
した９×９あるいはそれ以上の配列の燃料集合体におい
て、高燃焼度を達成させ、さらに、安定余裕を十分に確
保させることにある。Therefore, an object of the present invention is to achieve a high burnup in a fuel assembly with a 9x9 or more arrangement in which the diameter of the fuel rods is reduced and the number of fuel rods is increased, and also to ensure a sufficient stability margin. be.
上記目的は、燃料集合体内に格子状に配列された燃料棒
の内のいくつかを間引いて配列し、燃料集合体の中央部
分にウォータロッドを配置することにより達成される。The above object is achieved by thinning out some of the fuel rods arranged in a lattice pattern in the fuel assembly and arranging the water rods in the central portion of the fuel assembly.
本発明の推奨される一実施例を、第１図に示す。 One preferred embodiment of the invention is shown in FIG.
本実施例では、燃料集合体内に中央部にウォータロッド
３を配置し、さらに、９Ｘ９格子状のＸｔ！Ｙ石捧１の
一部を間引いて、配列したものである。ただし、燃料集
合体内の燃料棒１の断面積の総和は、従来の集合体（例
えば８×８型）と同一としている。すなわち、燃料棒１
を間引くと、集合体内の燃料棒本数が減るが、断面積を
同一・にするため、燃料棒１の外径を増加させている。In this embodiment, a water rod 3 is placed in the center of the fuel assembly, and a 9x9 lattice-shaped Xt! A part of Y stone offering 1 has been thinned out and arranged. However, the total cross-sectional area of the fuel rods 1 in the fuel assembly is the same as that of a conventional assembly (for example, 8×8 type). That is, fuel rod 1
By thinning out the fuel rods, the number of fuel rods in the assembly decreases, but in order to keep the cross-sectional area the same, the outer diameter of the fuel rods 1 is increased.
ところで、本発明で対象にしている不安定現象は、熱水
力の流動振動と核の中性子束振動とが相互に関連して、
発生する。この不安定現象を抑えるには、次の二つの方
法が考えられる。第一の方法は、流動振動の源となる二
相流圧損を低減する方法、すなわち、燃料棒１を間引い
て、本数を減らし、濡れ縁長さを減少させる方法である
。一方、他の方法は、中性子束振動の源となるボイド変
動に対する中性子束の応答性を下げる方法である。すな
わち、燃料集合体の中央部に太径のウォータロッド３を
設ける方法である。集合体内のボイド変動の平均値は、
ウォータロッド３内のボイドの変動量と燃料集合体内流
路でボイドの変動量との面積平均となる。By the way, the unstable phenomenon targeted by the present invention is caused by the interaction between thermal-hydraulic flow vibrations and nuclear neutron flux vibrations.
Occur. The following two methods can be considered to suppress this unstable phenomenon. The first method is to reduce two-phase flow pressure loss, which is a source of flow vibration, that is, to thin out the fuel rods 1 to reduce the number and length of the wetted edges. On the other hand, another method is to reduce the responsiveness of neutron flux to void fluctuations, which are the source of neutron flux oscillations. That is, this is a method in which a large-diameter water rod 3 is provided in the center of the fuel assembly. The average value of void variation within the aggregate is
This is the area average of the amount of variation in voids within the water rod 3 and the amount of variation in voids in the flow path within the fuel assembly.
ところが、ウォータロッド３内ではボイドの変動量がな
いため、ウォータロッド３の外径が太くなると、見かけ
上のボイド変動量が下がり、中性子束への応答性が減少
する。そこで、これらの方法（燃料棒１を間引く方法、
大径のウォータロッド３を配置すること）の安定性に対
する効果を計算した。その結果を第３図に示す。不安定
領域は、燃料棒１の多く、かつ、ウォータロッド３の径
が小さい領域に存在することがわかる。さらに、燃料棒
１の本数とウォータロッド３の外径に対して、下記の関
係を満たすと、安定余裕を十分に確保できることがわか
る。However, since there is no variation in voids within the water rod 3, as the outer diameter of the water rod 3 increases, the apparent variation in voids decreases and the responsiveness to neutron flux decreases. Therefore, these methods (method of thinning out fuel rods 1,
The effect of placing a large diameter water rod 3 on stability was calculated. The results are shown in FIG. It can be seen that the unstable region exists in many of the fuel rods 1 and in the region where the diameter of the water rod 3 is small. Furthermore, it can be seen that if the number of fuel rods 1 and the outer diameter of the water rod 3 satisfy the following relationship, a sufficient stability margin can be ensured.
ＤＷＡＴ ＞ ０ 、０４ ＮＲＯＤ＋ ０．４
− （１）ここで、ＮＲＯＤ ：燃料棒の本数
Ｄｗ八Ｔ ：ウオータロッドの外径
である。DWAT > 0, 04 NROD+ 0.4
- (1) Here, NROD: Number of fuel rods Dw8T: Outer diameter of water rod.
さらに５この条件を燃料集合体の流路面積を用いて、無
次元化して表示すると、
・・・・・・（２）
ここで Ｐｒｏｄ：燃料棒の一本あたりの断面積／流路
面積
Ｐｗ＾丁 ：ウオータロツドの断面積／流路面積
である。Furthermore, 5 If this condition is rendered dimensionless using the flow path area of the fuel assembly, it becomes... (2) where Prod: Cross-sectional area per fuel rod/flow path area Pw ＾D: Cross-sectional area of waterrod/channel area.
以下、本発明を実施例によって説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained by examples.
第１図は、本発明の一実施例を示す。本実施例は、燃料
集合体内の中央部にウォータロッド３を配置し、さらに
、９×９格子状の燃料棒１の一部を間引いて、配列した
ものである。ただし、核反応の観点より、燃料集合体内
の燃料棒の断面積の総和は従来の８Ｘ８型集合体と同一
としている。FIG. 1 shows one embodiment of the invention. In this embodiment, a water rod 3 is arranged in the center of a fuel assembly, and a part of the fuel rods 1 in a 9×9 lattice shape are thinned out and arranged. However, from the standpoint of nuclear reactions, the total cross-sectional area of the fuel rods in the fuel assembly is the same as that of the conventional 8x8 type assembly.
この構造にしたことにより、燃料棒１の本数は、従来の
ａｘｓ１合体と比べて多くなる。そのため、燃料棒１の
一本あたりの線出力密度が下がる。線出力密度が下がる
と、燃料棒１内の核分裂生成ガスの発生量が低下するの
で、高燃焼度まで、燃料を燃やすことがき、経済性が向
上する。一方、燃料集合体の中央部に太径のウォータロ
ッド３が配置され、燃料棒１の一部が間引かれて配列さ
れるが、そのウォータロッド３の外径、及び、燃料棒の
本数は、第３図で示した安定領域の範囲とする（（１）
式）、燃料棒１の間引きにより、濡れ縁長さが減少する
ために、また、太径のウォータロッド３により見かけ上
のボイド変動量が下がり、中性子束への応答性が減少す
るので、安定余裕は確保できる。図中２はチャンネルボ
ックス。With this structure, the number of fuel rods 1 is increased compared to the conventional axs1 combination. Therefore, the linear power density per fuel rod 1 decreases. When the linear power density decreases, the amount of fission product gas generated within the fuel rod 1 decreases, so the fuel can be burned to a high burnup, improving economic efficiency. On the other hand, a large-diameter water rod 3 is arranged in the center of the fuel assembly, and some of the fuel rods 1 are thinned out and arranged, but the outer diameter of the water rod 3 and the number of fuel rods are , is the range of the stable region shown in Figure 3 ((1)
(Formula), the thinning of the fuel rods 1 reduces the wetted edge length, and the large diameter water rod 3 reduces the apparent void fluctuation amount, reducing the response to neutron flux, so the stability margin is reduced. can be secured. Number 2 in the diagram is the channel box.
第４図に本発明の別の実施例を示す。本実施例では、燃
料集合体内に中央部にウォータロッド３を配置し、さら
に、９×９格子状に配列した燃料棒１の内、集合体の四
隅の燃料棒１を間引いたものである。前述の実施例と同
様に、燃料棒１の本数の増加により、高燃焼度まで、燃
料を燃やすことができ、経済性が向上する。さらに、ウ
ォータロッド３の外径、及び、間引かれて配列される燃
料棒１の本数は、第３図で示した安定領域の範囲にする
ので、安定余裕は確保できる。また１本実施例では１間
引く燃料棒１を四隅とした。沸騰水型原子炉の燃料集合
体では、隅の燃料棒１の出力が高くなり、限界出力（燃
料棒表面温度を過度に上昇させることなく運転できる最
大の熱出力）に対する余裕が最小となる。しかし、本実
施例のように、四隅の燃料棒を間引くと、四隅での流路
面積が増加し、この領域への冷却材の流入が増え、冷却
能力が増えるので、限界出力に対する余裕が増加する。FIG. 4 shows another embodiment of the invention. In this embodiment, a water rod 3 is placed in the center of the fuel assembly, and of the fuel rods 1 arranged in a 9x9 lattice, the fuel rods 1 at the four corners of the assembly are thinned out. As in the embodiments described above, by increasing the number of fuel rods 1, fuel can be burned to a high burnup, improving economic efficiency. Furthermore, since the outer diameter of the water rod 3 and the number of fuel rods 1 thinned out and arranged are within the stability region shown in FIG. 3, a stability margin can be ensured. Further, in this embodiment, the fuel rods 1 to be thinned out by one are placed at the four corners. In a fuel assembly of a boiling water reactor, the output of the corner fuel rods 1 is high, and the margin for the limit output (maximum thermal output that can be operated without excessively increasing the fuel rod surface temperature) is minimized. However, if the fuel rods at the four corners are thinned out as in this example, the flow path area at the four corners increases, the flow of coolant into this area increases, and the cooling capacity increases, so the margin for the limit output increases. do.
本発明の第三の実施例を第５図に示す。実施例では、燃
料集合体内の中央部に複数本のウォータロッドを配置し
、さらに、９×９格子状の燃料棒の一部を間引いて、配
列したものである。但し。A third embodiment of the invention is shown in FIG. In this embodiment, a plurality of water rods are arranged at the center of the fuel assembly, and some of the fuel rods are thinned out in a 9×9 lattice pattern. however.
核反応の観点より、燃料集合体内の燃料棒の断面積の総
和は、従来の８×８集合体と同一としている。From the standpoint of nuclear reactions, the total cross-sectional area of the fuel rods in the fuel assembly is the same as that of a conventional 8x8 assembly.
この構造としたことにより、第４図と同様、燃料棒の本
数の増加により、高燃焼度まで燃料を燃やすことができ
、経済性が向上する。By adopting this structure, the fuel can be burned to a high burnup due to an increase in the number of fuel rods, as shown in FIG. 4, and economical efficiency is improved.
さらに、外径を細くした複数本のウォータロッドを集合
体に均質に分配して配置できるので、反応度が向上し、
さらに、高燃焼度まで燃やすことり多くのウォータロッ
ドを集合体内に設置できるので、ウォータロッドの断面
積の総和が増加する。Additionally, multiple water rods with narrow outer diameters can be distributed and arranged homogeneously in the aggregate, improving reactivity.
Furthermore, by burning to high burn-up, more water rods can be installed within the assembly, thereby increasing the total cross-sectional area of the water rods.
その結果、第３図に示すように、ボイド反応度も下がり
、安定性も向上する。As a result, as shown in FIG. 3, the void reactivity is reduced and the stability is improved.
本発明の実施例では、燃料集合体中央部に太径のウォー
タロッドが配置され、燃料棒が間引かれ、そのウォータ
ロッドの外径、及び、燃料棒の本数は、第３図で示した
安定領域の範囲とする。燃料棒の間引きにより、濡れ縁
長さが減少するために、また、太径のウォータロッドに
より見かけ上のボイド変動量が下がり、中性子束への応
答性が減少するので、安定余裕は確保できる。In the embodiment of the present invention, a large diameter water rod is arranged in the center of the fuel assembly, and the fuel rods are thinned out, and the outer diameter of the water rod and the number of fuel rods are as shown in FIG. The range is within the stable region. A stability margin can be secured because the wetted edge length is reduced by thinning out the fuel rods, and because the water rods have a large diameter, the apparent void fluctuation amount is reduced and the responsiveness to neutron flux is reduced.
本発明によれば、燃料棒の本数の増加により、高燃焼度
まで、燃料を燃やすことができ、経済性が向上する。According to the present invention, by increasing the number of fuel rods, fuel can be burned to a high burnup, improving economic efficiency.
第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図は、従来
例より容易に類推される９×９燃料燃料体の断面図、第
３図は安定性に対するウオータロト・・燃料棒、２・・
・チャンネルボックス、３・・・ウォータロッド。
゛−ゝン／・：
、・：ｒｔ
代理人 弁理士 小川勝男 、、２．．１９第２図
第 ３ 図
た斜拝；ＩＳ散Fig. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of a 9x9 fuel assembly that can be easily inferred from the conventional example, and Fig. 3 is a water rotor fuel rod for stability. , 2...
・Channel box, 3...water rod.
゛－ゝん／・：
,・:rt Agent Patent Attorney Katsuo Ogawa ,,2. ．． 19 Figure 2 Figure 3 Oblique worship; IS scattering
Claims (1)
燃料集合体において、 前記燃料集合体の中央部にウォータロッドを配置し、燃
料棒を９×９あるいはそれ以上の格子配列で配置し、配
列した前記燃料棒の内、一部を間引くか、あるいは短尺
の燃料棒にすることにより内部の流路面積を確保したこ
とを特徴とする燃料集合体。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記燃料棒の一本あたりの断面積と前記燃料集合体内の
流路面積の比をＰ＿Ｗ＿Ａ＿Ｔとし、前記ウォータロッ
ドの断面積と前記燃料集合体内の流路面積の比をＰ＿Ｗ
＿Ａ＿Ｔとすると、これらのＰ＿Ｗ＿Ａ＿Ｔ、Ｐ＿Ｗ＿
Ａ＿Ｔの関係が下記の条件を満足することを特徴とする
燃料集合体。 ２０√（Ｐ＿Ｗ＿Ａ＿Ｔ／π）＞０．０２６４／Ｐ＿ｒ
＿ｏ＿ｄ＋０．４[Claims] 1. In a fuel assembly used in a boiling water reactor in which the core coolant boils, a water rod is arranged in the center of the fuel assembly, and the fuel rods are arranged in a 9×9 or more. A fuel assembly characterized in that the fuel rods are arranged in the above lattice arrangement, and an internal flow passage area is ensured by thinning out some of the arranged fuel rods or by making the fuel rods shorter. 2. In claim 1, the ratio of the cross-sectional area of each fuel rod to the flow path area within the fuel assembly is P_W_A_T, and the ratio of the cross-sectional area of the water rod to the flow path area within the fuel assembly is P_W_A_T. The area ratio is P_W
_A_T, these P_W_A_T, P_W_
A fuel assembly characterized in that the A_T relationship satisfies the following conditions. 20√(P_W_A_T/π)>0.0264/P_r
___o_d+0.4
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61242980A JPS6398591A (en) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | Fuel aggregate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61242980A JPS6398591A (en) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | Fuel aggregate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398591A true JPS6398591A (en) | 1988-04-30 |
Family
ID=17097101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61242980A Pending JPS6398591A (en) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | Fuel aggregate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6398591A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269694A (en) * | 1988-09-05 | 1990-03-08 | Nippon Atom Ind Group Co Ltd | Fuel assembly for boiling water reactor |
| US6343106B1 (en) | 1998-08-27 | 2002-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Boiling water reactor and operation thereof |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP61242980A patent/JPS6398591A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269694A (en) * | 1988-09-05 | 1990-03-08 | Nippon Atom Ind Group Co Ltd | Fuel assembly for boiling water reactor |
| US6343106B1 (en) | 1998-08-27 | 2002-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Boiling water reactor and operation thereof |
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