KR20180092857A - Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor - Google Patents

Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor Download PDF

Info

Publication number
KR20180092857A
KR20180092857A KR1020180014471A KR20180014471A KR20180092857A KR 20180092857 A KR20180092857 A KR 20180092857A KR 1020180014471 A KR1020180014471 A KR 1020180014471A KR 20180014471 A KR20180014471 A KR 20180014471A KR 20180092857 A KR20180092857 A KR 20180092857A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
core
combustible
uranium
fuel assembly
Prior art date
Application number
KR1020180014471A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102095810B1 (en
Inventor
사토시 와다
히로시 마츠미야
츠카사 스기타
레이 기무라
리에 아이자와
노리유키 요시다
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
도시바 에너지시스템즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바, 도시바 에너지시스템즈 가부시키가이샤 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20180092857A publication Critical patent/KR20180092857A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102095810B1 publication Critical patent/KR102095810B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • G21C5/12Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator characterised by composition, e.g. the moderator containing additional substances which ensure improved heat resistance of the moderator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E30/38

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Provided is a method of designing a fuel assembly for a light-water reactor, when it is assumed that the number of fuel rods (11, 12) included in a fuel assembly (10) is N, the number of the fuel rods (12) containing a combustible poisonous substance contained in the nuclear fuel rods sealed with a nuclear fuel material including combustible poison is n, an average mass ratio of the combustible poison in the nuclear fuel material is p, and the average uranium 235 is e, which includes: a core determination data accumulation step of accumulating core determination data indicating whether each combination of a plurality of p·n / N and e is established as a core by an analysis or an experiment; a core decision formula determination step of determining whether the combination of p·n / N and e is established as a core on the basis of the core determination data; and a core determination step of determining whether the configuration of a temporarily set fuel assembly is established as a core on the basis of the decision formula.

Description

경수로용 연료 집합체, 경수로 노심 설계 방법 및 경수로용 연료 집합체 설계 방법{FUEL ASSEMBLY, CORE DESIGN METHOD AND FUEL ASSEMBLY DESIGN METHOD OF LIGHT-WATER REACTOR}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fuel assembly for a light-water reactor, a method of designing a light-reactor core, and a fuel assembly design method for a light-

본 발명의 실시형태는 경수로용 연료 집합체, 경수로 노심 설계 방법 및 경수로용 연료 집합체 설계 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a fuel assembly for a light-water reactor, a method for designing a light-reactor core, and a method for designing a fuel assembly for a light-water reactor.

일반적으로, 경수로용 연료 집합체 및 경수로의 노심에 있어서는, 1운전 사이클의 최후(EOC : End of Cycle)에 잉여 반응도가 제로가 되도록 연료가 설계되어, 원자로가 운전된다.Generally, in a core of a fuel assembly for a light-water reactor and a light-water reactor, the fuel is designed so that the surplus reactivity is zero at the end of cycle (EOC) of one operation cycle, and the reactor is operated.

비등수형 경수로(BWR)에서는, 예를 들면 산화가돌리늄(가돌리니아) 등의 가연성 독물의 중성자 흡수 능력이 EOC에서 없어지도록 농도 조정이 이루어진다. BWR의 플랜트 제 1 사이클의 노심인 초장하(初裝荷) 노심의 경우에, 일부의 소수 비율의 연료의 가연성 독물을 의도적으로 연소하다 남기고, 나머지의 연료로 잉여 반응도 부족을 보충하면서, 노심의 열적 특성을 개선하는 예도 있다.In the boiling water reactor (BWR), the concentration adjustment is performed so that the neutron absorbing ability of a combustible poison such as gadolinium oxide (gadolinia) disappears from the EOC. In the case of the BWR plant's first cycle core, the initial load core, deliberately burns off some fraction of the fuel's flammable toxicant while supplementing the lack of surplus response with the remaining fuel, Some examples improve the thermal properties.

가압수형 경수로(PWR)에서는, 케미컬 심(chemical shim) 중의 붕산 농도가 EOC에서 제로가 되도록 농도 조정이 이루어진다. 핵분열성 물질의 농축도는, 목표의 취출 연소도(여기서는 달성 연소도와 동의(同義)) 등에 따라 그 값이 조정되어, 쓸데없이 높은 농축도는 사용되지 않는다.In the PWR, concentration adjustment is performed so that the boric acid concentration in the chemical shim is zero at EOC. The degree of concentration of the fissile material is adjusted according to the target blowout degree (here, achieved combustion and synergy), and unnecessarily high concentration is not used.

또한, 핵연료 리사이클을 행할 경우, 전술한 경수로용 연료 및 경수로의 노심에서 사용된 연료는, 노심에서 취출된 후에, 재처리가 행해진다. 재처리에 의해, 우라늄 동위체 및 플루토늄 동위체가 재사용을 위해 추출되어, 마이너 악티니드는 고레벨 방사성 폐기물로서 폐기된다. 마이너 악티니드(minor actinide)는 유해도가 크기 때문에, 특히 유해한 마이너 악티니드를 군분리(群分離)라고 부르는 재처리법에 의해서 분리한다. 분리한 마이너 악티니드는, MOX(Mixed Oxcide ; 혼합 산화물) 연료에 첨가해서 고속로(高速爐)에서 연소하거나, 혹은 마이너 악티니드를 타겟으로 해서 가속기로 조사함으로써, 유해도가 작은 핵종으로 변환한다. 이와 같이, 소위 분리 변환을 하는 것이 고려되고 있다. When the fuel is recycled, the fuel for the light-water reactor and the fuel used in the core of the light-water reactor are removed from the core and then reprocessed. By reprocessing, uranium isotopes and plutonium isotopes are extracted for reuse, and minor actinides are discarded as high level radioactive waste. Because minor actinides have a high degree of toxicity, in particular the harmful minor actinides are separated by a reprocessing process called group separation. The separated minor actinides are converted to noxious nuclides by burning in a high speed furnace, or by irradiating the accelerator with a minor actinide, in addition to MOX (Mixed Oxcide) fuel. In this way, so-called separation conversion is considered.

이러한 것으로서 일본국의 공개특허공보, 특개소 62-106391호 공보(이하, 특허문헌 1이라고 함) 및 또한 일본국의 공개특허공보, 특개 2008-145286호 공보(이하, 특허문헌 2이라고 함)가 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-106391 (hereinafter referred to as Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2008-145286 (hereinafter referred to as Patent Document 2) have.

핵연료 리사이클을 행하지 않고 온스 스루 사이클(once-through cycle)로 할 경우에는, 사용이 끝난 연료인 채로 최종 처분이 된다. 온스 스루 사이클에서는, 전술한 분리 변환과 같은 처리를 행하지 않기 때문에, 마이너 악티니드의 유해도가 저감되지 않는다.If an on-through cycle is used without fuel recycling, final disposal will be done with the spent fuel being used. In the ounce through cycle, since the same process as the separation conversion described above is not performed, the harmfulness of the minor actinide is not reduced.

한편, 의도적으로 농축도가 높은 우라늄 연료를 사용함으로써, 마이너 악티니드의 생성량을 저감시킬 수 있다. 이것은, 우라늄 235 농축도가 높은 우라늄 연료를 사용함으로써, 우라늄 235에 의한 핵분열 반응의 비율이 늘어나서 우라늄 238에 의한 흡수 반응의 비율이 감소하기 때문에, 마이너 악티니드의 생성량이 저감되기 때문이다. 그러나, 우라늄 235 농축도를 높게 함으로써 잉여 반응도가 높아지고, 잉여 반응도가 제어봉 등의 반응도 제어 기기에 의한 반응도 가치를 넘어버려, 반응도 제어가 곤란해지는 것을 생각할 수 있다.On the other hand, by using uranium fuel intentionally highly enriched, it is possible to reduce the amount of minor actinide produced. This is because the ratio of the fission reaction by the uranium 235 is increased by using the uranium fuel having a high enrichment ratio of uranium 235, and the rate of the absorption reaction by the uranium 238 is decreased, so that the amount of the minor actinide is reduced. However, by increasing the enrichment degree of uranium 235, the surplus reactivity is increased, and the surplus reactivity exceeds the reactivity value by the reactivity control device such as the control rod, and the reaction degree control becomes difficult.

우라늄 농축도를 높였을 때의 잉여 반응도는, 가연성 독물을 이용하여 억제할 수 있다. 마이너 악티니드의 유해도 저감을 위해 우라늄 농축도를 높인 연료 집합체에 있어서도, 가연성 독물의 이용은 유효하다. 그러나, 가연성 독물은 농도나 개수를 결정하기 위해 복잡한 계산을 다수 실행할 필요가 있어, 지금까지 유효한 설계가 이루어지고 있지 않았다.Surplus reactivity when uranium enrichment is increased can be suppressed by using combustible toxicants. The use of flammable toxicants is also effective for fuel assemblies with enhanced uranium enrichment to reduce the hazard of minor actinides. However, it is necessary to carry out many complex calculations in order to determine the concentration or the number of combustible poisons, so that no effective design has been made so far.

본 발명의 실시형태는, 전술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 경수로에 있어서, 우라늄 농축도를 높였을 때의 잉여 반응도를 저감하는 것을 목적으로 한다.An embodiment of the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the degree of surplus reactivity when a uranium enrichment degree is increased in a light-water reactor.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태는, 경수로용 연료 집합체의 설계 방법으로서, 상기 경수로용 연료 집합체는 복수의 평행한 연료봉을 갖고, 상기 연료봉은 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 간격을 두고서 배열되고, 상기 연료봉은 피복관(被覆管)과 상기 피복관 내에 봉입되어서 적어도 일부에 농축 우라늄을 포함하는 이산화우라늄을 주성분으로 한 핵연료 물질을 갖고, 상기 핵연료 물질 중 적어도 일부는 가연성 독물을 포함하는 것이며, 당해 설계 방법은, 상기 연료 집합체에 포함되는 연료봉의 개수를 N(N은 2 이상의 정수), 상기 연료봉 중 가연성 독물을 포함하는 핵연료 물질을 봉입한 가연성 독물이 담긴 연료봉의 개수를 n(n은 1 이상이면서 N보다 작은 정수), 상기 핵연료 물질 중 가연성 독물의 평균 질량 비율(질량%)을 p, 상기 연료 집합체의 전체 개수에 걸친 평균 우라늄 235의 농축도(질량%)를 e로 할 때에, 해석 또는 실험에 의해, 복수의 p·n/N과 e의 각각의 조합이 노심(爐心)으로서 성립하는지의 여부를 나타내는 노심 판정 데이터를 축적하는 노심 판정 데이터 축적 스텝과, 노심 판정 데이터에 의거하여, p·n/N과 e의 조합이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 판정식을 결정하는 노심 판정식 결정 스텝과, 상기 판정식에 의거하여, 임시로 설정된 상기 연료 집합체의 구성이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 노심 성부(成否) 판정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a method of designing a fuel assembly for a light-water reactor, wherein the fuel assembly for a light-water reactor has a plurality of parallel fuel rods, Wherein the fuel rod has a cladding tube and a nuclear fuel material based on uranium dioxide which is enclosed within the cladding tube and contains at least a portion of enriched uranium, wherein at least some of the nuclear fuel material comprises combustible poisons Wherein the number of fuel rods contained in the fuel assembly is N (where N is an integer of 2 or more), the number of fuel rods containing a combustible poison in which the fuel material containing the combustible poison contained in the fuel rods is enclosed is n (n (Mass%) of the combustible poison in the nuclear fuel material is p, and an average mass ratio (Mass%) of the average uranium 235 over the total number of the fuel assemblies is expressed by e, the combination of each of the plurality of p · n / N and e is determined as the core A determination step of determining whether or not a combination of p · n / N and e is established as a core based on the core determination data; And a core part determination step of determining whether or not the configuration of the fuel assembly temporarily set as a core is established based on the determination formula.

또한, 본 발명의 일 실시형태는, 경수로 노심의 설계 방법으로서, 상기 경수로 노심은 복수의 연료 집합체를 갖고, 상기 연료 집합체는 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 집합체 간극(間隙)을 사이에 두고서 인접하여 정방 격자 모양으로 배열되고, 상기 집합체 간극 내에는 복수의 반응도(反應度) 제어 장치가 배치되고, 상기 경수로용 연료 집합체는 복수의 평행한 연료봉을 갖고, 상기 연료봉은 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 간격을 두고서 배열되고, 상기 연료봉은 피복관과 상기 피복관 내에 봉입되어서 적어도 일부에 농축 우라늄을 포함하는 이산화우라늄을 주성분으로 한 핵연료 물질을 갖고, 상기 핵연료 물질 중 적어도 일부는 가연성 독물을 포함하는 것이며, 당해 설계 방법은, 상기 복수의 연료 집합체 중 적어도 일부의 상기 연료 집합체에 대해서, 상기 연료 집합체에 포함되는 연료봉의 개수를 N(N은 2 이상의 정수), 상기 연료봉 중 가연성 독물을 포함하는 핵연료 물질을 봉입한 가연성 독물이 담긴 연료봉의 개수를 n(n은 1 이상이면서 N보다 작은 정수), 상기 핵연료 물질 중 가연성 독물의 평균 질량 비율(질량%)을 p, 상기 연료 집합체의 전체 개수에 걸친 평균 우라늄 235의 농축도(질량%)를 e로 할 때에, 해석 또는 실험에 의해, 복수의 p·n/N과 e의 각각의 조합이 노심으로서 성립하는지의 여부를 나타내는 노심 판정 데이터를 축적하는 노심 판정 데이터 축적 스텝과, 노심 판정 데이터에 의거하여 p·n/N과 e의 조합이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 판정식을 결정하는 노심 판정식 결정 스텝과, 상기 판정식에 의거하여, 임시로 설정된 상기 연료 집합체의 구성이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 노심 성부 판정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of designing a light-water reactor core, wherein the light-water reactor core has a plurality of fuel assemblies, and the fuel assemblies are disposed adjacent to each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction And a fuel assembly for the light-water reactor has a plurality of parallel fuel rods, and the fuel rods are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction Wherein the fuel rod has a cladding tube and a fuel material based on uranium dioxide which is enclosed within the cladding tube and contains at least a portion of enriched uranium, wherein at least some of the fuel material comprises combustible poisons, The design method is characterized in that at least a part of the plurality of fuel assemblies The number of fuel rods contained in the fuel assemblies is N (N is an integer of 2 or more), the number of fuel rods containing combustible poisons enclosing the nuclear fuel material containing combustible poison in the fuel rods is n (% By mass) of the combustible poison in the nuclear fuel material is p, and the concentration (mass%) of the average uranium 235 over the total number of the fuel assemblies is e, N / N and N based on the core determination data, and a core decision data accumulating step of accumulating core determination data indicating whether or not each combination of p, n, e is determined as a core, and a determination step of determining, based on the determination formula, whether or not the configuration of the fuel assembly temporarily set as a core The core part is determined for determining whether the characterized in that it comprises a step.

또한, 본 발명의 일 실시형태는, 길이 방향으로 서로 평행하게 연장되는 복수의 연료봉이 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 간격을 두고서 평행하게 배열되어서 결속(結束)되는 경수로용 연료 집합체로서, 상기 복수의 연료봉은 각각이, 길이 방향으로 연장되는 피복관과, 상기 피복관 내에 봉입되어서 적어도 일부에 농축 우라늄을 포함하는 이산화우라늄을 주성분으로 한 핵연료 물질을 갖는 것이고, 상기 핵연료 물질 중 적어도 일부는 가연성 독물을 포함하는 것이며, 상기 연료 집합체에 포함되는 연료봉의 개수를 N(N은 2 이상의 정수), 상기 연료봉 중 가연성 독물을 포함하는 핵연료 물질을 봉입한 연료봉의 개수를 n(n은 1 이상이면서 N보다 작은 정수), 상기 핵연료 물질 중 가연성 독물의 평균 질량 비율(질량%)을 p, 상기 연료 집합체의 전체 개수에 걸친 평균 우라늄 235의 농축도(질량%)를 e로 할 때에, 0.57e-1.8 < p·n/N < 0.57e-0.8의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a fuel assembly for a light water reactor, in which a plurality of fuel rods extending in parallel to each other in the longitudinal direction are arranged in parallel with each other at a distance in a direction perpendicular to the longitudinal direction, Wherein each of the fuel rods of the nuclear fuel material has a longitudinally extending cladding tube and at least a portion of uranium dioxide-enriched fuel material encapsulated within the cladding tube and containing at least a portion of the enriched uranium, Wherein N is an integer greater than or equal to 1 but less than N, and the number of fuel rods included in the fuel assembly is N (N is an integer of 2 or more), the number of fuel rods enclosing the fuel material containing combustible poison in the fuel rod is n ), An average mass ratio (mass%) of the combustible poisonous substance in the nuclear fuel material is p, and a total number of the fuel assemblies Wherein the relationship of 0.57e-1.8 < p n / N < 0.57e-0.8 is satisfied when the concentration (mass%) of the uranium enumerated 235 is e.

본 발명의 실시형태에 의하면, 경수로에 있어서, 우라늄 농축도를 높였을 때의 잉여 반응도를 저감할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to reduce the degree of surplus reactivity when the uranium enrichment degree is increased in the light-water reactor.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로 노심에 있어서의 1개의 제어봉과 그것을 둘러싸는 4개의 연료 집합체와 그 주변을 나타내는 평단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로 노심에 있어서의 연료 집합체의 내부 구성의 일례를 상세하게 나타내는 도면이며, 도 1의 II부의 모식도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로 노심에 있어서의 연료 집합체의 내부 구성의 도 2와는 다른 일례를 상세하게 나타내는 도면이며, 도 1의 II부의 모식도.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형용 연료 집합체를 구성하는 연료봉의 구조를 나타내는 평단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로용 연료 집합체에 있어서, 가연성 독물 평균 질량 비율과 우라늄 농축도의 다양한 조합에 대해서, 노심의 성립·불성립을 해석 계산에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프의 예.
도 6은 도 5의 가연성 독물 평균 질량 비율의 최적 범위 내에 있는 연료 집합체를 비등수형 원자로에서 연소시켰을 경우의 사이클 연소도와 잉여 반응도의 관계의 해석 결과의 일례를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료 집합체의 설계에 있어서, 우라늄 농축도를 상승시켰을 경우의 집합체 무한 증배율의 변화를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료 집합체의 설계에 있어서, 가연성 독물의 반응도 변화에 대응하는 가연성 독물이 담긴 연료봉 개수의 변화를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료 집합체의 설계 방법의 수순을 나타내는 흐름도.
도 10은 일반적인 비등수형 원자로 노심에 있어서의 컨트롤 셀에 있어서의 반응도 가치가 높은 상위 10개의 제어봉의 제어봉 반응도를 나타내는 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a plan sectional view showing one control rod in a boiling water reactor core according to one embodiment of the present invention, four fuel assemblies surrounding it, and the periphery thereof; Fig.
FIG. 2 is a detailed view of an example of the internal configuration of a fuel assembly in a boiling water reactor core according to an embodiment of the present invention, and is a schematic view of a part II of FIG. 1;
Fig. 3 is a view showing in detail an example different from that of Fig. 2 of the internal structure of a fuel assembly in a boiling water reactor core according to an embodiment of the present invention, and is a schematic view of part II of Fig.
4 is a plan sectional view showing the structure of a fuel rod constituting a fuel assembly for boiling water type fuel according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the results of calculation and calculation of the formation and non-formation of the core for various combinations of the combustible toxic substance average mass ratio and the uranium enrichment degree in a fuel assembly for a boiling water reactor according to an embodiment of the present invention Yes.
6 is a graph showing an example of an analysis result of the relationship between cycle combustion and surplus reactivity when the fuel assembly within the optimum range of the combustible poison average mass ratio in Fig. 5 is burned in the boiling water reactor.
7 is a graph schematically showing a change in the aggregate infinite increase rate when the uranium enrichment degree is increased in the design of the fuel assembly according to the embodiment of the present invention.
8 is a graph schematically showing a change in the number of fuel rods containing a combustible poison corresponding to a change in reactivity of a combustible poison in the design of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart showing a procedure of a method for designing a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the control rod response of the top 10 control rods having a high reactivity value in a control cell in a general boiling water reactor core.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 경수로용 연료 집합체, 경수로 노심 및 경수로용 연료 집합체 설계 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 주로 비등수형 원자로용의 것을 예로 들어서 설명하지만, 가압수형 원자로용의 것에도 적용할 수 있다.Hereinafter, a method for designing a fuel assembly for a light-water reactor, a light-water reactor core and a light-water reactor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Herein, mainly for a boiling water reactor is described as an example, but it is also applicable to a pressurized water reactor.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로 노심에 있어서의 1개의 제어봉과 그것을 둘러싸는 4개의 연료 집합체와 그 주변을 나타내는 평단면도이다. 단, 도 1에서는, 각 연료 집합체의 상세 구조의 도시는 생략되어 있다. 도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로 노심에 있어서의 연료 집합체의 내부 구성의 일례를 상세하게 나타내는 도면이며, 도 1의 II부의 상세한 모식도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로 노심에 있어서의 연료 집합체의 내부 구성의 도 2와는 다른 일례를 상세하게 나타내는 도면이며, 도 1의 II부의 상세한 모식도이다. 도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형용 연료 집합체를 구성하는 연료봉의 구조를 나타내는 평단면도이다.1 is a plan sectional view showing one control rod in a boiling water reactor core according to one embodiment of the present invention, four fuel assemblies surrounding it, and the periphery thereof. 1, the detailed structure of each fuel assembly is not shown. Fig. 2 is a detailed diagram of an internal configuration of a fuel assembly in a boiling water reactor core according to an embodiment of the present invention, and is a detailed schematic diagram of part II of Fig. 1; Fig. Fig. 3 is a detailed schematic view of an internal structure of a fuel assembly in a boiling water reactor core according to an embodiment of the present invention, which is different from Fig. 2 and is a detailed view of part II of Fig. 4 is a plan sectional view showing the structure of a fuel rod constituting a fuel assembly for boiling water type fuel according to an embodiment of the present invention.

비등수형 원자로 노심에서는, 수백 개의 연료 집합체(10)가, 수평면 내에서 정방 격자 모양으로 배열되어 있다. 우라늄의 농축도에 대해서는, 통상형 우라늄 연료 집합체에서는, 집합체 평균이며 예를 들면 3.8%이다. 예를 들면 일본국 내에서는, 종래의 통상형 우라늄 연료 집합체에 관련되는 시설은 우라늄 농축도 5.0% 미만을 전제로 해서 설계되어 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에 있어서의 경수로용 연료 집합체(10)에 있어서는, 통상형 우라늄 연료 집합체보다 높은 값이며 예를 들면 5.0%이다. 또, 이후, 우라늄의 농축도는, 5.0%의 예를 나타내지만, 이것에 한정되지 않는다. 후술하는 바와 같이, 그 효과를 얻을 수 있는 것이면, 5.0%를 초과하는 농축도, 혹은 5.0% 미만의 농축도여도 된다.In the boiling water reactor core, hundreds of fuel assemblies 10 are arranged in a square lattice shape in a horizontal plane. Regarding the degree of enrichment of uranium, the average of the aggregate in the conventional uranium fuel assemblies is, for example, 3.8%. For example, in Japan, facilities related to conventional conventional uranium fuel assemblies are designed on the premise that uranium concentration is less than 5.0%. On the other hand, in the fuel assembly 10 for a light-water reactor in the present embodiment, it is higher than that of the conventional uranium fuel assembly and is, for example, 5.0%. Hereinafter, the degree of enrichment of uranium is shown as an example of 5.0%, but it is not limited thereto. As will be described later, if the effect can be obtained, the concentration may be more than 5.0% or the concentration may be less than 5.0%.

각 연료 집합체(10) 내에서는, 연직 방향으로 서로 평행하게 연장되는 연료봉(11, 12)이, 수평면 내에 있어서 정방 격자 모양(도 2 및 도 3에 나타내는 예에서는 종횡 9×9의 배열)으로 배열되어 있다. 연료 집합체(10)의 연직된 외주(外周)는, 연직 방향으로 연장되는 거의 사각통(四角筒) 모양의 채널 박스(13)에 의해 둘러싸여져 있다. 연료 집합체(10)의 중앙부에 2개의 워터 로드(14)(도 2 및 도 3 내에「W」로 표시함)가 배치되어 있다. 워터 로드(14)는, 내부에 물이 흐르는 통 모양의 구조이다. 도 2 및 도 3에 나타내는 예에서는, 워터 로드(14)는, 2개의 원관(圓管)이지만, 1개 또는 3개 이상이어도 되며, 또한 각통(角筒) 모양 등이어도 된다.In each fuel assembly 10, fuel rods 11 and 12 extending in parallel to each other in the vertical direction are arranged in a square lattice shape (an array of longitudinal and transverse 9 × 9 in the example shown in FIGS. 2 and 3) . A vertical outer periphery of the fuel assembly 10 is surrounded by a channel box 13 having a substantially rectangular tube shape extending in the vertical direction. Two water rods 14 (indicated by &quot; W &quot; in Figs. 2 and 3) are arranged at the center of the fuel assembly 10. The water rod 14 is a tubular structure in which water flows. In the example shown in Figs. 2 and 3, the water rod 14 is two circular tubes, but may be one, three or more, or may have a square tube shape or the like.

연료봉(11, 12)은 각각, 연직 방향으로 연장되는 원관 모양의 피복관(20)과, 피복관(20) 내에 봉입된 핵연료 물질(21)을 포함한다. 핵연료 물질(21)은, 농축 우라늄을 포함하는 산화우라늄을 포함하고, 통상, 원기둥형의 펠렛으로 성형되어, 피복관(20) 내에서, 복수개의 펠렛이 축 방향으로 적층된다. 연료봉(12)은 가연성 독물이 담긴 연료봉(도 2 및 도 3 내에「G」로 표시함)이며, 연료봉(12) 내의 핵연료 물질(21)은 가연성 독물(예를 들면 가돌리니아)을 포함한다. 연료봉(11)은 가연성 독물을 포함하지 않는 연료봉(도 2 및 도 3 내에「R」로 표시함)이며, 연료봉(11) 내의 핵연료 물질(21)은 가연성 독물을 포함하지 않는다.Each of the fuel rods 11 and 12 includes a tube-shaped cladding tube 20 extending in the vertical direction and a fuel material 21 enclosed in the cladding tube 20. The nuclear fuel material 21 contains uranium oxide containing enriched uranium and is usually formed into a cylindrical pellet so that a plurality of pellets are laminated in the axial direction in the cladding tube 20. [ The fuel rod 12 is a fuel rod containing a combustible poison (indicated by "G" in FIGS. 2 and 3) and the fuel material 21 in the fuel rod 12 contains a combustible poison (eg, gadolinia) . The fuel rod 11 is a fuel rod (indicated by "R" in FIGS. 2 and 3) that does not include a combustible poison, and the fuel material 21 in the fuel rod 11 does not contain a combustible poison.

BWR의 반응도 제어에는 컨트롤 셀 노심을 이용한 제어가 고려되고 있다. 이것은, 통상 운전 시의 제어봉을 삽입하는 단위 격자를 소수(少數)로 한 노심 설계이다. 통상 운전 시에 출력 제어에 사용되는 제어봉을 4개의 연료 집합체로 둘러싸서 컨트롤 셀로 한다. 구체적으로는, 컨트롤 셀 내에서는, 서로 인접하는 2×2 배열의 연료 집합체(10)의 중앙에, 평단면 형상이 십자(十字) 모양이며, 상하로 연장되는 제어봉(반응도 제어 장치)(30)이 배치되어 있다. 원자로의 통상 운전 시에는 채널 박스(13)의 외측은 경수(輕水)에 의해서 채워져 있다. 제어봉(30)은, 채널 박스(13)의 외측의 수중(水中)을 상하 방향으로 삽입·인발되어서, 원자로 출력을 제어 가능하게 구성되어 있다.Control of the reactivity of the BWR using a control cell core is considered. This is a core design in which the number of unit grids for inserting control rods in normal operation is small. Control rods used for output control during normal operation are surrounded by four fuel assemblies to form control cells. Specifically, in a control cell, control rods 30 (reaction control devices) each having a cross-sectional shape of a cross section and extending vertically are arranged at the center of the 2 × 2 array of fuel assemblies 10 adjacent to each other, Respectively. At the time of normal operation of the reactor, the outside of the channel box 13 is filled with light water. The control rod 30 is configured such that the water in the outside of the channel box 13 is vertically inserted and extracted to control the reactor output.

채널 박스(13)의 외측이며, 제어봉(30)의 중심으로부터 대각(對角) 위치에, 핵계장 장치인 국부 출력 영역 모니터(LPRM)(31)가 배치되어 있다.A local output area monitor (LPRM) 31, which is a nuclear instrumentation device, is disposed outside the channel box 13 at a diagonal position from the center of the control rod 30.

일반적으로 가돌리니아 등의 가연성 독물의 열전도율은 산화우라늄의 열전도율보다 낮다. 그 때문에, 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)에 있어서의 핵연료 물질(21) 중의 우라늄 235의 농축도는, 연료 집합체(10)에 포함되는 핵연료 물질(21) 중의 우라늄 235의 농축도의 최고값보다 낮게 한다. 이 구성에 의해, 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)의 열출력이 다른 연료봉의 열출력보다 커지는 것을 피하고, 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)의 과열을 막을 수 있다.In general, the thermal conductivity of combustible poisons such as gadolinia is lower than the thermal conductivity of uranium oxide. The enrichment degree of the uranium 235 in the fuel material 21 in the fuel rod 12 containing the combustible poison is lower than the highest value of the enrichment degree of the uranium 235 in the fuel material 21 contained in the fuel assembly 10 . With this configuration, the heat output of the fuel rod 12 containing the combustible poison can be prevented from becoming larger than the heat output of the other fuel rods, and the overheat of the fuel rod 12 containing the combustible poison can be prevented.

도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 연료 집합체(10) 내에 있어서, 제어봉(30)에 인접하는 장소에 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)을 배치하지 않는 설계로 해도 된다. 이 구성에 의해, 핵분열 반응에 기여하기 쉬운 열중성자가 제어봉(30)에 흡수되는 비율이 저하하지 않기 때문에, 제어봉(30)의 반응도 가치를 저하시키지 않고 노심 구성을 실현할 수 있다.It may be designed not to dispose the fuel rod 12 containing the combustible poison in a place adjacent to the control rod 30 in the fuel assembly 10 as shown in Fig. 2 and Fig. With this configuration, since the rate at which the control rod 30 absorbs the thermal neutrons that are likely to contribute to the fission reaction is not lowered, the core configuration can be realized without lowering the reactivity value of the control rod 30. [

또한, 도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 연료 집합체(10)에 있어서, 핵계장 장치(31)와 인접하는 장소에 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)을 배치하지 않는 설계로 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 핵계장 장치(31)의 정밀도를 저하시키는 일 없이 노심 구성을 실현할 수 있다.2 and 3, it is desirable to design the fuel assembly 10 so as not to dispose the fuel rod 12 containing the combustible poison in a place adjacent to the nuclear instrumentation device 31 . With this configuration, it is possible to realize the core configuration without lowering the accuracy of the nuclear instrumentation apparatus 31.

또한, 도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 연료 집합체(10)에 있어서, 적어도 1개의 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)에 대해서, 그 연료봉(12)이 정방 격자 모양의 연료봉 배열의 배열 방향에 대응하는 4면 중 적어도 1면이, 다른 연료봉(11, 12)과 인접하지 않는 것 같은 배치로 해도 된다. 즉, 적어도 1개의 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)을, 예를 들면 워터 로드(14)에 인접하는 위치나 집합체 최외주부(最外周部)의 채널 박스(13)에 인접하는 위치에 배치한다. 이 구성에 의해, 가연성 독물이 흡수 반응을 일으키기 쉬운 열중성자가 가연성 독물과 많이 충돌하여, 중성자가 가연성 독물에 흡수되는 비율이 늘어난다. 그 때문에 가연성 독물의 반응도 가치가 높아져, 잉여 반응도를 대폭 억제하는 효과가 있다.2 and 3, in the fuel assembly 10, with respect to the fuel rod 12 containing at least one combustible poison, the fuel rod 12 is arranged in the arrangement direction of the square-shaped fuel rod arrangement At least one of the four surfaces corresponding to the fuel rods 11 and 12 may not be adjacent to the other fuel rods 11 and 12. [ That is, the fuel rod 12 containing at least one combustible poison is disposed at a position adjacent to the channel box 13 at the position adjacent to the water rod 14 or the outermost periphery of the aggregate, for example. With this configuration, the thermal neutrons, which are liable to cause an absorption reaction by the combustible poison, collide with the combustible poison much, and the proportion of the neutrons absorbed by the combustible poison is increased. As a result, the value of the reactivity of the flammable poison increases, thereby greatly suppressing the surplus reactivity.

또한, 도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 연료 집합체(10)에 있어서, 적어도 일부의 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)이, 서로 인접하는 배치로 해도 된다. 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)끼리가 서로 인접함으로써, 인접면의 가연성 독물이 열중성자와 충돌하는 수가 감소한다. 그 때문에, 가연성 독물이 연소하는 속도가 느려져, 가연성 독물의 반응도가, 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)이 서로 인접하지 않을 경우보다 지속되는 효과를 얻을 수 있다.2 and 3, in the fuel assembly 10, the fuel rods 12 containing at least a part of the combustible poison may be disposed adjacent to each other. As the fuel rods 12 containing the combustible poison are adjacent to each other, the number of the combustible poison of the adjacent surface colliding with the thermal neutron decreases. Therefore, the rate at which the combustible poison is burned is slowed, and the reactivity of the combustible poison is more sustained than when the fuel rods 12 containing the combustible poison are not adjacent to each other.

도 5는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비등수형 원자로용 연료 집합체에 있어서, 가연성 독물 평균 질량 비율과 우라늄 농축도의 다양한 조합에 대해서, 노심의 성립·불성립을 해석 계산에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프의 예이다. 여기서, 가연성 독물 평균 질량 비율은, 가연성 독물 농도 p×가연성 독물이 담긴 연료봉 개수 비율로 나타내진다. 또한, 가연성 독물이 담긴 연료봉 개수 비율은, 가연성 독물이 담긴 연료봉 개수 n/연료 집합체의 연료봉의 총수 N으로 나타내진다. 따라서, 가연성 독물 평균 질량 비율은, p·n/N으로 나타내진다.FIG. 5 is a graph showing the results obtained by analytical calculation of the formation and non-formation of the core for various combinations of the combustible toxicant average mass ratio and the uranium enrichment degree in the fuel assembly for a boiling water reactor according to the embodiment of the present invention. . Here, the average mass ratio of the combustible poison is represented by the ratio of the number of fuel rods containing the combustible poison p × combustible poison. Further, the ratio of the number of fuel rods containing combustible poisons is represented by the number n of fuel rods containing combustible poisons / the total number N of fuel rods of the fuel rods. Therefore, the average mass ratio of combustible poisons is represented by p · n / N.

도 5의 핵 특성 평가 해석에서는, 도 2 및 도 3에 나타내는 연료 집합체와 마찬가지의 구성을 가정한다. 여기서, 균질의 연료 집합체가 수평 방향에 종횡으로 무한히 배열되어 있는 것으로 가정함으로써, 노심의 성립·불성립을 판단할 수 있다. 가연성 독물은 가돌리늄인 것으로 했다.In the nuclear characteristic evaluation analysis of Fig. 5, a configuration similar to that of the fuel assembly shown in Figs. 2 and 3 is assumed. Here, assuming that homogeneous fuel assemblies are arranged endlessly in the horizontal direction in an infinite manner, it is possible to determine whether the core is formed or not. The flammable poison was gadolinium.

도 5의 핵 특성 평가 해석에서는, 연료 집합체 내의 연료봉 배열을 9×9로 했다. 그러나, 연료 집합체의 핵 특성(중성자 스펙트럼)의 노심 특성에의 영향이 크기 때문에, 연료 집합체의 수소-우라늄비가 동일하면, 연료 집합체 내의 연료봉의 수에 관계 없이, 실질적으로 도 5와 마찬가지의 결과가 된다. 예를 들면, 10×10 배열, 또는 11×11 배열이어도, 실질적으로 도 5와 마찬가지의 결과가 된다.In the nuclear characteristic evaluation analysis of Fig. 5, the fuel rod arrangement in the fuel assembly was set to 9 x 9. However, if the hydrogen-uranium ratio of the fuel assembly is the same, the same result as in Fig. 5 is obtained irrespective of the number of fuel rods in the fuel assembly, because the influence of the nuclear characteristic (neutron spectrum) do. For example, even in the case of a 10 × 10 array or an 11 × 11 array, substantially the same result as in FIG. 5 is obtained.

도 2의 예에서는, 가연성 독물이 담긴 연료봉(12)의 개수 n=24, 연료 집합체의 연료봉의 총수 N=74이며, 도 3의 예에서는, n=36, N=74이다.In the example of Fig. 2, the number n of fuel rods 12 containing combustible poisons is 24, and the total number N of fuel rods of the fuel assembly is 74. In the example of Fig. 3, n = 36 and N = 74.

우라늄 농축도를 e라고 한다. 이 때, 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 다양한 조합에 대해서, 노심이 성립하는지의 여부를 해석에 의해 구했다. 그 결과, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 노심이 성립하는지의 여부의 경계 조건으로서, 2개의 직선을 얻을 수 있었다. 즉, 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)이, (0.57e-1.8)보다 크고 (0.57e-0.8)보다 작은 범위가 가연성 독물 첨가의 최적 비율이다. 즉, 이 경우의 노심 성립 요건을 표현하는 판정식 (1)은,The uranium enrichment degree is called e. At this time, for various combinations of the combustible toxicant average mass ratio (p · n / N) and the uranium enrichment degree e, whether or not the core was established was determined by analysis. As a result, as shown in Fig. 5, two straight lines could be obtained as a boundary condition of whether or not the core was established. That is, the range in which the average mass ratio (p · n / N) of the combustible toxicant is larger than (0.57e-1.8) and smaller than (0.57e-0.8) is the optimum ratio of the addition of the combustible poison. That is, the judgment formula (1) expressing the requirement for establishing the core in this case,

0.57e-1.8 < p·n/N < 0.57e-0.8···(1)0.57e-1.8 < p? N / N < 0.57e-0.8 (1)

로 나타내진다..

따라서, 판정식 (1)을 사용하여 실제의 연료 집합체의 설계를 행할 수 있다.Therefore, the design of the actual fuel assembly can be performed using the determination formula (1).

또한, 다양한 조건의 서로 다른 연료 집합체의 설계를 위해서는, 그 조건에 맞는 해석 또는 실험에 의해, 충분한 수의 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 다양한 조합에 대해서, 노심이 성립하는지의 여부를 해석에 의해 구함으로써 데이터를 축적하고, 그 조건에서의 도 5에 상당하는 그래프를 얻을 수 있다. 그 그래프에 의거하여, 그 조건에 있어서의 판정식 (1)에 상당하는 다른 판정식을 얻을 수 있다.In addition, for the design of different fuel assemblies of various conditions, it is necessary for the various combinations of the uranium enrichment degree e and a sufficient number of the combustible poison average mass ratio (p · n / N) It is possible to accumulate data by obtaining by analysis whether or not the core is established and to obtain a graph corresponding to Fig. 5 under the condition. Based on the graph, another judgment formula corresponding to the judgment formula (1) in the condition can be obtained.

판정식은, 일반적으로는 다음의 판정식 (2)의 형식이 적당하다고 생각된다.In general, the form of the following expression (2) is considered appropriate.

a1·e-b < p·n/N < a2·e-c ···(2)a1 · e-b <p · n / N <a2 · e-c (2)

단, a1, a2, b 및 c는 양의 정수이며, a1≥a2이다.However, a1, a2, b, and c are positive integers, and a1? A2.

상기 판정식 (1), (2)는 1차식이지만, 1차식 이외에도, 2차식이나 다른 다양한 식이 있을 수 있다.Although the above formulas (1) and (2) are linear expressions, in addition to the linear expressions, there may be quadratic expressions and various expressions.

도 6은, 도 5의 가연성 독물 평균 질량 비율의 최적 범위 내에 있는 연료 집합체를 비등수형 원자로에서 연소시켰을 경우의 사이클 연소도와 잉여 반응도의 관계의 해석 결과의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료 집합체의 설계에 있어서, 우라늄 농축도를 상승시켰을 경우의 집합체 무한 증배율의 변화를 모식적으로 나타내는 그래프이다. 도 8은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료 집합체의 설계에 있어서, 가연성 독물의 반응도 변화에 대응하는 가연성 독물이 담긴 연료봉 개수의 변화를 모식적으로 나타내는 그래프이다. 또, 도 7 및 도 8에서는, 함께, 직선이 나타나 있지만, 이들은 모식적으로 나타내진 것이며, 반드시 직선이라고는 할 수 없다.6 is a graph showing an example of the analysis result of the relationship between cycle combustion and surplus reactivity when the fuel assembly within the optimum range of the combustible poison average mass ratio in Fig. 5 is combusted in the boiling water reactor. 7 is a graph schematically showing a change in the aggregate infinite increase rate when the uranium enrichment degree is increased in the design of the fuel assembly according to the embodiment of the present invention. 8 is a graph schematically showing a change in the number of fuel rods containing a combustible poison corresponding to a change in reactivity of a combustible poison in the design of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention. In Figs. 7 and 8, although straight lines are shown together, these are schematically shown and can not always be said to be straight lines.

여기서, 도 10은, 현재의 전형적인 BWR의 컨트롤 셀 노심에 있어서의 반응도 가치가 높은 상위 10개의 제어봉의 제어봉 반응도의 값을 나타내는 도면이다. 이 컨트롤 셀의 제어봉 반응도 가치는, 도 10에 나타나 있는 바와 같이 최대로 0.1% Δk를 약간 상회하는 정도이다. 컨트롤 셀은 개량형 비등수형 경수로(ABWR)의 경우, 최대로 29개이기 때문에, 컨트롤 셀에서 제어 가능한 잉여 반응도는 최대로 3% Δk 이하이다.Here, FIG. 10 is a graph showing the values of the control rod reactivity of the control rods of the upper 10 control rods having a high reactivity value in the control cell core of a typical typical BWR. As shown in FIG. 10, the value of the control rod response value of this control cell is a value slightly exceeding 0.1%? K at maximum. In the case of the control boiler water reactor (ABWR), the maximum number of control cells is 29, so that the surplus reactivity that can be controlled in the control cell is at most 3% Δk.

연료 집합체(10)의 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 조합을, 판정식 (1) 또는 (2)를 충족시키는 범위가 되도록 설계함으로써, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 원자로 운전 사이클 기간 중의 잉여 반응도를 제어봉에 의해서 반응도 제어 가능한 0∼3.0% Δk가 되도록 설계할 수 있다. 이것은, 도 7에 나타내는 우라늄 농축도 e를 (e+Δe)로 변화시켰을 때의 반응도 변화량(ΔS(Δe))이, 도 8에 나타내는 가연성 독물이 담긴 연료봉의 집합체 내의 개수 n과 평균 첨가 질량 비율로 변화되는 흡수재로서의 반응도 변화량(ΔS(ΔGd))과 일치하는 것에 의한 것이다. 즉, 가연성 독물의 총량을 ΔGd만큼 변화시킴으로써, 우라늄 농축도 e의 변화 Δe를 보상할 수 있다.By designing the combination of the average mass ratio (p 占 / / N) of the combustible poisonous substance of the fuel assembly 10 and the uranium enrichment degree e to be in a range satisfying the formula (1) or (2) As can be seen, the surplus reactivity during the reactor operating cycle can be designed to be 0-3.0%? K, which is controllable by the control rod. This is because the amount of reaction change? S (? E) when the uranium enrichment degree e shown in FIG. 7 is changed to (e +? E) is larger than the number n of the fuel rods in the fuel rod containing the combustible poison shown in FIG. (DELTA S (DELTA Gd)) as an absorbing material which is changed into the absorbency. That is, by changing the total amount of combustible poison by ΔGd, the change Δe of the uranium enrichment degree e can be compensated.

다음으로, 이상 설명한 검토 결과를 이용해서 경수로용 연료 집합체를 설계하는 방법에 대해서, 도 9에 따라서 설명한다. 도 9는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료 집합체의 설계 방법의 수순을 나타내는 흐름도이다.Next, a method of designing the fuel assembly for a light-water reactor using the above-described examination results will be described with reference to Fig. Fig. 9 is a flowchart showing a procedure of a method for designing a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

먼저, 경수로용 연료 집합체의 구성을 소정의 범위에서 가정하고, 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 다양한 조합에 대해서, 노심의 성립·불성립을 해석 계산 또는 실험에 의해 구하여, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 노심 성부 판정 데이터를 축적한다(스텝 S10).First, assuming the configuration of the fuel assembly for the light water reactor to be within a predetermined range, the various factors of the combination of the average mass ratio (p · n / N) of the combustible poison and the uranium enrichment degree "e" And accumulates the core part determination data as shown in Fig. 5 (step S10).

다음으로, 스텝 S10에서 얻어진 노심 성부 판정 데이터에 의거하여, 판정식 (1)이나 (2)와 같이 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 다양한 조합에 대한 노심 성부 판정식을 결정한다(스텝 S11).Next, on the basis of the core part determination data obtained in step S10, it is determined whether or not the core mass (p · n / N) of the combustible poison mass ratio p · n / The judgment formula is determined (step S11).

다음으로, 경수로용 연료 집합체의 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 조합을 구체적으로 가정하고(스텝 S12), 그 조합에 대해서, 스텝 S11에서 얻어진 노심 성부 판정식에 의거하여 노심 성부를 판정한다(스텝 S13).Next, the combination of the average mass ratio (p 占 / / N) of the combustible poisonous substance of the fuel assembly for the light-water reactor and the uranium enrichment degree e is specifically assumed (step S12) (Step S13).

스텝 S13의 결과가 노심 불성립(No)이었을 경우에는, 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 조합을 변경하고, 다시 스텝 S12, S13을 행한다. 스텝 S13의 결과가 노심 성립(Yes)이었을 경우에는, 그 때의 가연성 독물 평균 질량 비율(p·n/N)과 우라늄 농축도 e의 조합에 의해, 연료 집합체의 설계로서 결정한다(스텝 S14).When the result of the step S13 is the core non-establishment (No), the combination of the combustible poison mass average ratio (p 占 / / N) and the uranium enrichment degree e is changed and steps S12 and S13 are performed again. When the result of the step S13 is the core establishment (Yes), the fuel assembly is determined as the design of the fuel assembly by the combination of the combustible poison average mass ratio p · n / N at that time and the uranium enrichment degree e (step S14) .

이상 설명한 설계 방법에 의하면, 경수로에 있어서, 우라늄 농축도를 높였을 때의 잉여 반응도를 저감할 수 있다. 또한, 미리 노심 성부 판정식을 결정해 둠으로써, 구체적인 연료 집합체의 설계에 있어서, 다양한 파라미터를 변경했을 경우에 대해서, 노심의 성부를 간단하게 확인할 수 있고, 설계 작업의 신속화 및 생력화(省力化)를 도모할 수 있다.According to the above-described designing method, it is possible to reduce the surplus reactivity when the uranium enrichment degree is increased in the light-water reactor. In addition, by determining the core form part formulas in advance, it is possible to easily identify the parts of the core in the case of changing various parameters in the design of the specific fuel assemblies, to speed up the design work and to save labor (labor saving) .

이 실시형태에서, 핵연료 물질에 첨가되는 가연성 독물로서는, 가돌리늄을 포함하는 화합물, 또는 에르븀을 포함하는 화합물, 또는 붕소를 포함하는 화합물인 것이 바람직하다.In this embodiment, the combustible poison added to the nuclear fuel material is preferably a compound containing gadolinium, a compound containing erbium, or a compound containing boron.

또한, 핵연료 물질에 첨가되는 가연성 독물이 가돌리니아일 경우에, 그 최고 질량 비율이 20 질량% 미만인 것이 바람직하다. 그것은, 가돌리니아의 최고 질량 비율이 20 질량% 이상이면, 가돌리니아와 산화우라늄의 혼합물이 고용체를 생성하기 어려워지기 때문이다.In addition, when the combustible poison added to the fuel material is inert, it is preferable that the maximum mass ratio is less than 20% by mass. This is because if the mass fraction of gadolinia is 20 mass% or more, the mixture of gadolinia and uranium oxide becomes hard to generate solid solution.

여기서 설명하는 실시형태에 있어서의 가연성 독물로서, 홀수 질량수(예를 들면 155 또는 157)의 가돌리늄의 농축을 행한 가돌리늄을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 가돌리늄이 가지는 흡수 단면적이 커지기 때문에, 가연성 독물의 첨가량을 적어지게 하는 효과를 얻을 수 있다.As the flammable poison in the embodiment described herein, it is preferable to use gadolinium which has been subjected to concentration of gadolinium of an odd mass number (for example, 155 or 157). As a result, the absorption cross-sectional area of gadolinium is increased, so that the effect of reducing the addition amount of the flammable poison can be obtained.

또한, 컨트롤 셀을 포함하는 경수로 노심에 연료 집합체를 장하(裝荷)함으로써, 제어봉의 동작에 의한 반응도 변화 범위를 작게 억제할 수 있어, 경수로 노심에 있어서의 연료 집합체의 열적 건전성을 만족시키기 쉽게 하는 효과를 얻을 수 있다.Further, by loading the fuel assembly into the light water reactor core including the control cell, it is possible to suppress the change range of the reaction degree due to the operation of the control rod and to make it easy to satisfy the thermal soundness of the fuel assembly in the light water reactor core Effect can be obtained.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는, 그 밖의 여러가지 형태에서 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러가지 생략, 치환, 변경, 조합을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.While the present invention has been described in detail with reference to certain embodiments thereof, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, alterations, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications fall within the scope of the invention as defined in the claims, as well as the scope of the invention.

10…연료 집합체, 11, 12…연료봉, 13…채널 박스, 14…워터 로드, 20…피복관, 21…핵연료 물질, 30…제어봉(반응도 제어 장치), 31…핵계장 장치(국부 출력 영역 모니터, LPRM)10 ... Fuel assembly, 11, 12 ... Fuel rod, 13 ... Channel box, 14 ... Water Rod, 20 ... Clogs, 21 ... Nuclear fuel material, 30 ... Control rod (reactivity control device), 31 ... Nuclear instrumentation system (local output area monitor, LPRM)

Claims (16)

경수로용 연료 집합체의 설계 방법으로서,
상기 경수로용 연료 집합체는 복수의 평행한 연료봉을 갖고,
상기 연료봉은 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 간격을 두고서 배열되고,
상기 연료봉은 피복관(被覆管)과 상기 피복관 내에 봉입되어서 적어도 일부에 농축 우라늄을 포함하는 이산화우라늄을 주성분으로 한 핵연료 물질을 갖고,
상기 핵연료 물질 중 적어도 일부는 가연성 독물을 포함하는 것이며,
당해 설계 방법은,
상기 연료 집합체에 포함되는 연료봉의 개수를 N(N은 2 이상의 정수), 상기 연료봉 중 가연성 독물을 포함하는 핵연료 물질을 봉입한 가연성 독물이 담긴 연료봉의 개수를 n(n은 1 이상이면서 N보다 작은 정수), 상기 핵연료 물질 중 가연성 독물의 평균 질량 비율(질량%)을 p, 상기 연료 집합체의 전체 개수에 걸친 평균 우라늄 235의 농축도(질량%)를 e로 할 때에, 해석 또는 실험에 의해,
복수의 p·n/N과 e의 각각의 조합이 노심(爐心)으로서 성립하는지의 여부를 나타내는 노심 판정 데이터를 축적하는 노심 판정 데이터 축적 스텝과,
노심 판정 데이터에 의거하여, p·n/N과 e의 조합이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 판정식을 결정하는 노심 판정식 결정 스텝과,
상기 판정식에 의거하여, 임시로 설정된 상기 연료 집합체의 구성이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 노심 성부(成否) 판정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
A method of designing a fuel assembly for a light water reactor,
Wherein the fuel assembly for a light-water reactor has a plurality of parallel fuel rods,
Wherein the fuel rods are arranged at a distance from each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction,
Wherein the fuel rod has a cladding tube and a nuclear fuel material mainly composed of uranium dioxide which is enclosed in the cladding tube and contains at least a part of enriched uranium,
Wherein at least some of the fuel material comprises combustible poisons,
In this design method,
The number of fuel rods included in the fuel assembly is N (N is an integer of 2 or more), and the number of fuel rods containing combustible poisons enclosing the fuel material containing the combustible poison in the fuel rods is n (n is 1 or more but less than N (Mass%) of the combustible poison in the nuclear fuel material is p, and the concentration (mass%) of the average uranium 235 over the total number of the fuel assemblies is e,
A core determination data accumulating step for accumulating core determination data indicating whether or not each combination of p, n, and N and e is satisfied as a core;
A core determining equation determining step of determining a determining formula for determining whether or not a combination of p · n / N and e is established as a core on the basis of the core determination data,
And determining whether or not the configuration of the fuel assembly temporarily set as a core is established based on the judgment formula.
제 1 항에 있어서,
상기 e가 5% 이상인 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
And e is 5% or more.
제 1 항에 있어서,
상기 판정식은, 양의 정수 a1, a2, b 및 c(단, a1≥a2)를 사용하고, 노심 성립의 조건을,
a1·e-b < p·n/N < a2·e-c로 하는 것임을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
The determination equation is based on the assumption that the positive constants a1, a2, b, and c (where a1 &amp;ge; a2)
a1 · eb <p · n / N <a2 · ec.
제 2 항에 있어서,
상기 판정식은, 양의 정수 a1, a2, b 및 c(단, a1≥a2)를 사용하고, 노심 성립의 조건을,
a1·e-b < p·n/N < a2·e-c로 하는 것임을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
3. The method of claim 2,
The determination equation is based on the assumption that the positive constants a1, a2, b, and c (where a1 &amp;ge; a2)
a1 · eb <p · n / N <a2 · ec.
제 4 항에 있어서,
상기 정수 a1 및 a2를 0.57로 하고, 상기 정수 b를 1.8로 하고, 상기 정수 c를 0.8로 하는 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the constants a1 and a2 are 0.57, the constant b is 1.8, and the constant c is 0.8.
제 1 항에 있어서,
상기 가연성 독물을 포함하는 핵연료 물질 중의 우라늄 235 농축도는, 상기 연료 집합체에 포함되는 핵연료 물질의 우라늄 235 농축도의 최고값보다 낮은 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the uranium enrichment degree of uranium (235) in the nuclear fuel material including the combustible poison is lower than a maximum value of uranium (235) enrichment degree of nuclear fuel material contained in the fuel assembly.
제 1 항에 있어서,
상기 연료 집합체 내에서는, 상기 연료봉이 정방 격자 모양으로 배열되어 있고,
적어도 1개의 상기 가연성 독물이 담긴 연료봉이, 상기 정방 격자 모양의 배열 방향에 대응하는 4면 중 적어도 1면에서 다른 연료봉과 인접하지 않는 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
In the fuel assembly, the fuel rods are arranged in a square lattice,
Wherein the fuel rods containing at least one combustible poison are not adjacent to the other fuel rods on at least one of the four planes corresponding to the arrangement direction of the tetragonal grid.
제 1 항에 있어서,
상기 연료 집합체 내에서는, 상기 연료봉이 정방 격자 모양으로 배열되어 있고,
적어도 1개의 상기 가연성 독물이 담긴 연료봉이, 상기 정방 격자 모양의 연료봉 배열의 배열 방향에 대응하는 4면 중 적어도 1면에서 다른 상기 가연성 독물이 담긴 연료봉과 인접하는 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
In the fuel assembly, the fuel rods are arranged in a square lattice,
Wherein at least one fuel rod containing the combustible poison is adjacent to a fuel rod containing the combustible poison at least one of four sides corresponding to the arrangement direction of the tetragonal fuel rod arrangement Way.
제 1 항에 있어서,
상기 핵연료 물질에 첨가되는 가연성 독물이, 가돌리늄(gadolinium)을 포함하는 화합물 또는 에르븀(erbium)을 포함하는 화합물 또는 붕소를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the combustible poison added to the nuclear fuel material is a compound containing gadolinium or a compound containing erbium or a compound containing boron.
제 1 항에 있어서,
상기 핵연료 물질에 첨가되는 가연성 독물이 가돌리니아(gadolinia)이며, 그 최고 질량 비율이 20 질량% 미만인 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the combustible poison added to the nuclear fuel material is gadolinia and the maximum mass ratio thereof is less than 20 mass%.
제 1 항에 있어서,
상기 핵연료 물질에 첨가되는 가연성 독물이 가돌리늄을 포함하는 화합물이며, 홀수 질량수의 가돌리늄이 천연 가돌리늄보다 농축되어 있는 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체 설계 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the combustible poison added to the nuclear fuel material is gadolinium-containing compound, and the gadolinium of odd mass number is concentrated more than natural gadolinium.
경수로 노심의 설계 방법으로서,
상기 경수로 노심은 복수의 연료 집합체를 갖고,
상기 연료 집합체는 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 집합체 간극(間隙)을 사이에 두고서 인접하여 정방 격자 모양으로 배열되고,
상기 집합체 간극 내에는 복수의 반응도(反應度) 제어 장치가 배치되고,
상기 경수로용 연료 집합체는 복수의 평행한 연료봉을 갖고,
상기 연료봉은 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 간격을 두고서 배열되고,
상기 연료봉은 피복관과 상기 피복관 내에 봉입되어서 적어도 일부에 농축 우라늄을 포함하는 이산화우라늄을 주성분으로 한 핵연료 물질을 갖고,
상기 핵연료 물질 중 적어도 일부는 가연성 독물을 포함하는 것이며,
당해 설계 방법은, 상기 복수의 연료 집합체 중 적어도 일부의 상기 연료 집합체에 대해서, 상기 연료 집합체에 포함되는 연료봉의 개수를 N(N은 2 이상의 정수), 상기 연료봉 중 가연성 독물을 포함하는 핵연료 물질을 봉입한 가연성 독물이 담긴 연료봉의 개수를 n(n은 1 이상이면서 N보다 작은 정수), 상기 핵연료 물질 중 가연성 독물의 평균 질량 비율(질량%)을 p, 상기 연료 집합체의 전체 개수에 걸친 평균 우라늄 235의 농축도(질량%)를 e로 할 때에, 해석 또는 실험에 의해, 복수의 p·n/N과 e의 각각의 조합이 노심으로서 성립하는지의 여부를 나타내는 노심 판정 데이터를 축적하는 노심 판정 데이터 축적 스텝과,
노심 판정 데이터에 의거하여, p·n/N과 e의 조합이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 판정식을 결정하는 노심 판정식 결정 스텝과,
상기 판정식에 의거하여, 임시로 설정된 상기 연료 집합체의 구성이 노심으로서 성립하는지의 여부를 판정하는 노심 성부 판정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 경수로 노심 설계 방법.
As a design method of light water reactor core,
Wherein the light water reactor core has a plurality of fuel assemblies,
Wherein the fuel assemblies are arranged in a tetragonal lattice shape adjacent to each other with an aggregate gap therebetween in a direction perpendicular to the longitudinal direction,
A plurality of reaction degree control devices are disposed in the gaps between the assemblies,
Wherein the fuel assembly for a light-water reactor has a plurality of parallel fuel rods,
Wherein the fuel rods are arranged at a distance from each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction,
Wherein the fuel rod has a cladding tube and a fuel material that is enclosed within the cladding tube and contains at least a portion of uranium dioxide-enriched nuclear fuel material,
Wherein at least some of the fuel material comprises combustible poisons,
(N is an integer of 2 or more) of the fuel bundles contained in the fuel assembly, and the fuel material including the combustible poison in the fuel rod is supplied to the fuel assemblies of at least some of the plurality of fuel assemblies (N is an integer of 1 or more but smaller than N), the average mass ratio (mass%) of the combustible poison in the nuclear fuel material is p, the average uranium (Mass%) of 235 is defined as e, a core determination that accumulates core determination data indicating whether or not each combination of p, n / N, and e constitutes a core by analysis or experiment A data accumulating step,
A core determining equation determining step of determining a determining formula for determining whether or not a combination of p · n / N and e is established as a core on the basis of the core determination data,
And a core part determining step of determining, based on the determination formula, whether or not the configuration of the fuel assembly temporarily set up is a core.
제 12 항에 있어서,
상기 가연성 독물이 담긴 연료봉이, 상기 연료 집합체 중에서 상기 반응도 제어 장치와 인접하지 않는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 경수로 노심 설계 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the fuel rod containing the combustible poison is disposed at a position not adjacent to the reactivity control device among the fuel assemblies.
제 12 항에 있어서,
상기 경수로 노심은, 핵계장(核計裝) 장치를 더 구비하고, 상기 핵계장 장치는 상기 반응도 제어 장치가 배치되는 상기 집합체 간극과는 다른 상기 집합체 간극 내에 배치되며, 상기 가연성 독물이 담긴 연료봉은 상기 핵계장 장치와 인접하지 않는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 경수로 노심 설계 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the light water reactor core further comprises a nuclear instrumentation unit and the nuclear instrumentation unit is disposed in the gaps between the collective bodies where the reactivity control unit is disposed and the fuel rod containing the combustible poison And is disposed at a position not adjacent to the nuclear instrumentation apparatus.
제 12 항에 있어서,
상기 복수의 연료 집합체의 일부의 연료 집합체는, 상기 반응도 제어 장치에 인접해서 당해 반응도 제어 장치를 둘러싸는 컨트롤 셀(control cell)을 구성하고,
상기 노심 성부 판정 스텝은, 상기 컨트롤 셀을 구성하는 상기 연료 집합체에서, 임시로 설정된 상기 연료 집합체의 구성에 대해서, 상기 노심 판정식 결정 스텝에서 결정된 판정식에 의거하여, 노심의 성부를 판정하는 것을 특징으로 하는 경수로 노심 설계 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein a part of the fuel assemblies of the plurality of fuel assemblies constitutes a control cell surrounding the reactivity control device adjacent to the reactivity control device,
The core matter determining step may include determining the fuel part of the reactor core based on the determination formula determined in the core decision making step with respect to the configuration of the fuel assembly temporarily set in the fuel assembly constituting the control cell A method of designing a light water reactor core.
길이 방향으로 서로 평행하게 연장되는 복수의 연료봉이 길이 방향에 수직한 방향으로 서로 간격을 두고서 평행하게 배열되어서 결속(結束)되는 경수로용 연료 집합체로서,
상기 복수의 연료봉은 각각이,
길이 방향으로 연장되는 피복관과,
상기 피복관 내에 봉입되어서 적어도 일부에 농축 우라늄을 포함하는 이산화우라늄을 주성분으로 한 핵연료 물질을 갖는 것이고,
상기 핵연료 물질 중 적어도 일부는 가연성 독물을 포함하는 것이며,
상기 연료 집합체에 포함되는 연료봉의 개수를 N(N은 2 이상의 정수), 상기 연료봉 중 가연성 독물을 포함하는 핵연료 물질을 봉입한 연료봉의 개수를 n(n은 1 이상이면서 N보다 작은 정수), 상기 핵연료 물질 중 가연성 독물의 평균 질량 비율(질량%)을 p, 상기 연료 집합체의 전체 개수에 걸친 평균 우라늄 235의 농축도(질량%)를 e로 할 때에,
0.57e-1.8 < p·n/N < 0.57e-0.8
의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 경수로용 연료 집합체.
Wherein a plurality of fuel rods extending in parallel to each other in the longitudinal direction are arranged in parallel and spaced apart from each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction to be bundled,
Wherein each of the plurality of fuel rods comprises:
A cladding tube extending in the longitudinal direction,
A fuel material containing uranium dioxide as a main component, which is enclosed in the cladding tube and contains at least a part of enriched uranium,
Wherein at least some of the fuel material comprises combustible poisons,
(N is an integer of 2 or more), the number of fuel rods enclosing the fuel material including combustible poison in the fuel rod is n (n is an integer of 1 or more and smaller than N), the number of fuel rods contained in the fuel assembly is N (% By mass) of the combustible poisonous substance in the fuel material is represented by p, and the concentration (mass%) of the average uranium 235 over the total number of the fuel assemblies is represented by e,
0.57e-1.8 <p · n / N <0.57e-0.8
Of the total amount of the fuel.
KR1020180014471A 2017-02-09 2018-02-06 Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor KR102095810B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017022319 2017-02-09
JPJP-P-2017-022319 2017-02-09
JP2017217136A JP6878251B2 (en) 2017-02-09 2017-11-10 Fuel assembly for light water reactors, core design method for light water reactors, and fuel assembly design method for light water reactors
JPJP-P-2017-217136 2017-11-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180092857A true KR20180092857A (en) 2018-08-20
KR102095810B1 KR102095810B1 (en) 2020-04-02

Family

ID=63172832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180014471A KR102095810B1 (en) 2017-02-09 2018-02-06 Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6878251B2 (en)
KR (1) KR102095810B1 (en)
CN (1) CN108461161B (en)
RU (1) RU2678564C1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112420223B (en) * 2020-11-18 2023-02-28 中国核动力研究设计院 Pressurized water reactor core long-circulation refueling loading method based on gadolinium enrichment
TWI816560B (en) * 2022-09-26 2023-09-21 行政院原子能委員會核能研究所 Design method of lattice enrichment of nuclear fuel bundle of boiling water reactor
CN117133490B (en) * 2023-07-25 2024-05-07 华能核能技术研究院有限公司 Method and system for shortening establishment process of pebble-bed high-temperature air-cooled primary-loading core

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0943377A (en) * 1995-07-26 1997-02-14 Toshiba Corp Core for boiling water reactor
JPH09211165A (en) * 1996-02-07 1997-08-15 Toshiba Corp Reactor core
JP2004361179A (en) * 2003-06-03 2004-12-24 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Core and fuel assembly for boiling water reactor
JP2006113072A (en) * 2004-10-15 2006-04-27 Westinghouse Electric Co Llc Advanced initial core fuel assembly configuration, and configuration method therefor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5984184A (en) * 1982-11-05 1984-05-15 株式会社日立製作所 Fuel assembly for bwr type reactor
US4671927A (en) * 1984-12-03 1987-06-09 Westinghouse Electric Corp. Nuclear fuel rod containing a hybrid gadolinium oxide, boron carbide burnable absorber
US5089210A (en) * 1990-03-12 1992-02-18 General Electric Company Mox fuel assembly design
SE470485B (en) * 1992-09-30 1994-05-24 Asea Atom Ab Reactor core for a boiler water type nuclear reactor
JPH0980180A (en) * 1995-09-13 1997-03-28 Hitachi Ltd Initial loading core of reactor and operation method of reactor
US6061416A (en) * 1997-02-13 2000-05-09 Hitachi, Ltd. Fuel assembly
JP4088735B2 (en) * 1999-03-29 2008-05-21 株式会社日立製作所 Nuclear fuel assemblies and boiling water reactor cores
CN102007547B (en) * 2008-04-16 2014-03-19 株式会社东芝 Method for production of nuclear fuel pellet, fuel assembly, method for production of the fuel assembly, and uranium powder
RU2372676C1 (en) * 2008-06-02 2009-11-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" Fuel assembly of pressure-tube reactor with profiled fuel
RU76744U1 (en) * 2008-06-02 2008-09-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" PROPELLED FUEL ASSEMBLY OF A CHANNEL NUCLEAR REACTOR WITH PROFILED FUEL
WO2011143172A1 (en) * 2010-05-11 2011-11-17 Thorium Power, Inc. Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof
JP5878442B2 (en) * 2012-08-31 2016-03-08 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Fuel assemblies and reactor cores
US20160217874A1 (en) * 2013-09-27 2016-07-28 Transatomic Power Corporation Molten Salt Reactor
CN105390167B (en) * 2015-11-05 2017-05-31 中国核动力研究设计院 A kind of supercritical water reactor fuel assembly and reactor core

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0943377A (en) * 1995-07-26 1997-02-14 Toshiba Corp Core for boiling water reactor
JPH09211165A (en) * 1996-02-07 1997-08-15 Toshiba Corp Reactor core
JP2004361179A (en) * 2003-06-03 2004-12-24 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Core and fuel assembly for boiling water reactor
JP2006113072A (en) * 2004-10-15 2006-04-27 Westinghouse Electric Co Llc Advanced initial core fuel assembly configuration, and configuration method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2678564C1 (en) 2019-01-30
JP2018128445A (en) 2018-08-16
CN108461161B (en) 2021-12-24
KR102095810B1 (en) 2020-04-02
CN108461161A (en) 2018-08-28
JP6878251B2 (en) 2021-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10943703B2 (en) Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor
US20240105350A1 (en) Light water reactor fuel assembly, light water reactor core and mox fuel assembly production method
KR102095810B1 (en) Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor
KR102615657B1 (en) Nuclear fuel containing neutron absorber mixture
Mahmoud et al. Burn-up credit in criticality safety of PWR spent fuel
JP4772743B2 (en) Criticality management method for nuclear fuel cycle facilities
JP2008170454A (en) Mox fuel assembly for pressurized water reactor
JP7010711B2 (en) Light water reactor operation planning method, light water reactor fuel operation method, light water reactor fuel assembly, and light water reactor core
US20180090233A1 (en) Light water reactor fuel assembly, light water reactor core and mox fuel assembly production method
RU2791731C1 (en) Uranium fuel assembly for a light water reactor and method of operation of a nuclear fuel cycle
KR102588913B1 (en) Light water reactor uranium fuel assembly and nuclear fuel cycle operating method
JP2006184174A (en) Fuel assembly of boiling water reactor
Agrenius Criticality safety calculations of disposal canisters
JP2006064678A (en) Fuel assembly arrangement method, fuel rod, and fuel assembly of nuclear reactor
JP5410653B2 (en) Fast reactor core and fast reactor fuel handling method
JP2009156724A (en) Fuel rod testing method, fuel rod testing apparatus, and fuel assembly manufacturing method
JP4351798B2 (en) Fuel assemblies and reactors
Bess et al. Benchmark Development in Support of Generation-IV Reactor Validation (IRPhEP 2010 Handbook)
Estrada et al. Criticality Analysis of FSV Spent Nuclear Fuel in the DOE Standard Canister
JPH03128482A (en) Fuel assembly for boiling water reactor
JP4528545B2 (en) Fuel body storage rack and method for designing fuel body storage rack
RU2512472C1 (en) Guide channel for fuel assembly of nuclear reactor with burnable absorber
JP2021117125A (en) MOX fuel assembly
EL-Khawlania et al. Burn up Analysis for Fuel Assembly Unit in a Pressurized Heavy Water CANDU Reactor
JP2017049085A (en) Direct disposal method of used nuclear fuel

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right