TW208751B - - Google Patents

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TW208751B TW081110017A TW81110017A TW208751B TW 208751 B TW208751 B TW 208751B TW 081110017 A TW081110017 A TW 081110017A TW 81110017 A TW81110017 A TW 81110017A TW 208751 B TW208751 B TW 208751B
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • 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
    • G21C3/326Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
    • G21C3/328Relative disposition of the elements in the bundle lattice
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Description

A6 _B6_ 五、發明説明(1 ) 本發明傜有關於燃料集合體以及原子爐之爐心,特別 是有關於使用在沸水型原子爐之燃料集合體以及其爐心。 以往被安裝在沸水型原子爐之燃料集合體,傜由四角 形筒狀的通道盒(channel box)以及被收容在該通道盒 之内部的燃料束。該燃料束乃具備有:嵌入在通道盒之上 下部的上部擊板(tie plate)以及下部擊板、在通道盒 内部,沿箸軸方向依一定間隔被設置之多個間隔件(spacer)、 貫通該 間隔件 , 而兩端 固定在擊板而被配置成正方 形格子狀的多個燃料棒以及至少1個水棒。 近年來由於從連續JS轉期間的延長、鈾資源的有效利 用更者從減低已使用完畢燃料産生量的觀點來看,因此乃 期待燃料集合體的高燃燒度化。然為了要達到高燃燒度化 ,乃必須要提高燃料集合體的濃縮度,但是由於隨著濃縮 度的增加,中子之平均能量會上昇,因此伴隨著空孔( void)變化所導致之反應度變化亦會變大,故會産生阻礙 核分裂性物質之有效利用(燃料經濟性)的問題。反應度 變化隨著空孔變化而增大,除了會增大空孔偽數之絶對值 ,而減低爐心安定性外,在蓮轉時,由]^冷溫時之反應度 差會增加,因此會減低爐停止操作時之余"'裕程度。而用於 解決該問題之對策,即是增加燃料集合體内之減速材(元 件)比例(減速材相對於燃料的比),而減低中子之平均 能量(令中子光譜(spectrum)能更具軟性)。 於沸水型原子鱗中,在通道盒之外部乃配置有控制棒 以及中子檢測器計襄管。因此在燃料集合體間乃設有僅可 (請先聞4^面之注意事项再塡寫本頁) -裝‘ 訂· 丨身1. 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 本紙張尺度適用中回國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) _ 3 一
經濟部中央標準局"K工消費合作杜印製 五、發明説明(2 ) 供該些裝置插入之間隙。由於該間隙充滿了飽和水,因此 位於燃料集合體周邊部(接近於間隔的領域)之燃料棒以 及位於燃料集合體中央部之燃料棒,受到間隙之飽和水的 影氆各不相同。亦即位於接近間隙之燃料集合體周邊部的 位置,則成為減速材對燃料比大的領域,而減速效果變大 ,使得位於該位置之燃料棒的核分裂變得活潑。相對於此 ,位於燃料集合體中心部之位置的燃料棒,則一點也未受 到由間隙之飽和水對減速效果所産生的影饗。如此般成為 用於決定燃料集合體之待性之要因的減速材對燃料比,即 會因位置而有所不同。 η 又用於增大減速材對燃料比之方法,乃有減少燃料安 裝量之方法與增大減速材領域或是減速材密度的方法。具 體的說是①增大沸水領域(減少燃料棒個數亦或是使燃料 棒的直徑變細),以及②增大非沸水領域(水棒領域或是 間隙水領域)。 但是在採用該種解決方法之燃料集合體,由於兩者均 減少燃料安裝量,由增大減速材對燃料比之觀點來看雖可 提高燃料經濟性,但是由燃料安裝量之觀點來看,卻會損 及燃料經濟性,結果無法達到提升燃料經濟性之目的。又 在①中,由於減少燃料棒之整體長度,因而線輸出密度增 加,而減少熱方面的余裕度。而在②中,由於冷卻材之流 路面積減少,因此會産生壓力損失增大的新問題。 在以往之燃料集合體中,燃料棒雖被配列成8行X8 列(8 X 8 )的格子狀,但是若是將燃料棒之格子配列數 (請先閱面之注意事項再塡寫本頁) i裝· 訂. •-線--ν! 本紙張尺度適用中國囷家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐〉 -4 - A6 B6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明(3) 朝9X9,10X10而增大時,則可減少平均線輸出密 度,且增大傳熱面積,而提升熱方面的余裕度。又如特開 昭5 2 _ 5 0 4 9 8號公報之第3圔以及第4圖所記載般 ,乃使用燃料棒有效長度較短之部份長燃料棒來構成燃料 集合體,藉增加摩檫壓損較大之二層流路(爐心上部)的 流路面積,可在不減少燃料安裝量之狀態下減低壓力損失 。因此若將該2種解決方法加以併用之情況下,若採用上 述①及②,即可成為適合高燃燒度化之燃料集合體。 由以上之觀點來看,乃提出一燃料集合體,其主要將 燃料棒之外徑變細,而設成增加個數之9X9, 10X 10格子之燃料棒配列狀態,且將水棒之横斷面積設成較 單位燃料格子之横斷面積為大,而配置多個的部分長燃料 棒。又其實施例乃記載在特開昭62 — 276493號公 報、特開昭64 — 31089號公報以及U. S. P. 5 , 0 6 8, 0 8 2 〇 在特開昭62—276493號公報中,乃在增加燃 料棒配列格子數之燃料集合體中,除了配置多數的水棒或 是粗徑的水棒外,亦在包括燃料棒格子狀配列之角部之對 角線上呈一列地配置多個的部分長燃料棒。而該部分長燃 料棒,在第1圖及第5圖中,乃以符號14來表示。 在特開昭64—31089號公報之第1圖、第7圖 及第8圖中,在增加燃料棒配列格子數之燃料集合體中, 除了配置粗徑的水棒外,在燃料棒格子狀配列之角部亦配 置有1個或是多個的部分長燃料棒。 (請先閲ifSe面之注意事項再填寫本頁) _裝- 訂 丨·^ 本紙張又度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -5 一 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 a6 _B6_ 五、發明説明(4) 在1;.3.卩.5,068,082之圖41一56 中,乃記載在增加燃料棒配列格子數之燃料集合體中,令 多値之部分燃料棒P鄰接著粗徑的水棒加以固定配置。更 者在U. S. P. 5, 068, 082,在增加燃料棒配 列格子數之燃料集合體中,除了配置粗徑的水棒外,亦在 將燃料棒格子狀配列之最外層之各邊2等分之線上(例如 圖2B、6及10等)或是包括燃料棒格子狀配列之角部 的對角線上(圖5及圖12),呈列地配置有多個的部分 長燃料棒P。又U. S. P. 5, 068, 082則記載 部分長燃料棒P之其他的配置實施例,如圖4所示般,在 π 燃料棒配列之最外層中,將部分長燃料棒P配置在各角部 以及邊的中央部。 而本發明之第1目的在於提供一可逹成高燃燒度化之 目的,而在不降低反應度的情況下,可減小空孔像數的燃 料集合體以及安裝有該燃料集合體之原子爐之爐心。 又本發明之第2目的,在於提供一可達成高燃燒度化 之目的,而在不降低反應度的情況下,可減小空孔係數, 且能夠使局部之尖峰(Peaking)能夠平坦化之燃料集合 jsm 痕〇 本發明之第3目的在於提供一可達成高燃燒度化,而 在不降低反應度的情況下,可減小空孔像數,能夠使中 子減速棒之減速元件横斷面積最適化之燃料集合體。 為了要達成上述第1目的,本發明之燃料集合體的特 徴為:(a )上述燃料棒包括:多個第1燃料棒及燃料有 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐〉 -6 ~ (請先閲Ϊ面之注意事項再塡寫本頁) —裝· 訂· —織! ‘二 0 b 二 A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明(5) 效長度轉上述第1燃料棒為短的第2燃料棒; (b) 上述第2燃料棒,像位於上述正方形格子狀之 燃料棒配列的最外層,而被配置在該最外層内之燃料棒配 置位置中,除了角部以外的位置; (c) 位於較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最夕卜 層為内側的位置,其中在被配置在與該最外層鄰接之一層 内之上述燃料棒中,與上述最外層之上述第2燃料棒鄰接 之燃料棒乃為上述第1燃料棒。 又為了要達成上述第1目的,本發明之原子爐之紱心 的特徵為: n (a) 包括多個第1燃料集合體與多個第2燃料集合 體; (b) 上述第1燃料集合體備有被配列成正方形格子 狀之多値燃料棒以及減速材之橫斷面積較單位燃料格子之 横斷面面積為大之至少1値中子減速棒,而上述燃料棒包 括多個第1燃料棒以及燃燒有效長度較上述第1燃料棒為 短的第2燃料棒,上述第2燃料棒,於上述正方形格子狀 之燃料棒配列之最外層中,僳被配置在該最外層内之燃料 棒配置位置中除了角部以外的位置上,此外在較上述正方 形格子狀之燃料棒配列之最外層為内側之位置,其中在與 該最外層鄰接之一層内所配置之上述燃料棒中,與上述最 外層之上述第2燃料棒鄰接之燃料棒俗上述第1燃料棒。 (c) 上述第1燃料集合體以及第2燃料集合體,僳 分別被安裝在爐心中央部與爐心外周部,而位於爐心中央 (請先閲尊面之注意ί項再場寫本頁) i裝· 訂·
A 本紙張尺度適用中國囷家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -7 - 經濟部中央標準扃S工消费合作社印製 20挪二 A6 __ B6_ 五、發明説明(6) 部之上述第1燃料集合體的安裝比例較位於爐心外周部之 安裝比例為小。 而為了要達成本發明之第2目的,被配置在上述最外 層之上述第2燃料棒,被配置在當上述中子減速棒投影在 上述正方形格子狀之燃料棒配列中之呈直角相交之2値方 向上時,包括該投影範圍之最外側,而較此為内側之位置 上。 又本發明之第3目的,可藉將上述中子減速棒之減速 元件横斷面積設為7〜1 4 cm2來達成。 本發明傜基於以下之檢討而得來。以下則說明該撿討 結果。 在開發高燃燒度燃料集合體時,乃考慮在燫心中進行 回饋,而必須將壓力損失、熱方面的余裕度(線輸出密度 、邊界輸出)等因素設成與目前之燃料集合體相同。 又如上述般,令燃料棒之外徑變細,而增加燃料棒之 格子配列數對於高燃燒度燃料集合體是有利的。但是僅增 加燃料格子配列數,雖然相對於燃料配列之自由度會增大 ,然相反地被弄溼邊緣的長度會增加而使得壓力損失增加 ,此外由於減少燃料棒外徑,而增加燃料棒之時間常數, 因此會産生安定性(通道安定性、爐心安定性)變得嚴苛 的新問題。而為了要解決該問題,則必須將空孔像數之絶 對值設得較目前之燃料集合體為小。亦即至目前為止,由 燃料之增加濃縮度的觀點來看,雖然可以減低空孔係數的 絶對值,但是當要增加燃料格子配列數時,則必須將空孔 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) _ 8 — (請先閲讀背面之注意Ϋ項再塡寫本頁) .1裝. 訂. A ! 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 A6 B6 五、發明説明(7 ) 俗數之絶對值設得更小。 如上述①,②所述,空孔像數等之反應度傷數,必須 要增加減速元件相對於燃料的比,亦即除了增加水棒的領 ·.-.·*· --· .. - 域外,亦必須要減少燃料安裝量。但是由於減少燃料安裝 量會損及燃料的經濟性,因此要加以避免才好。 因此在開發高燃燒度燃料集合體時,址俾開孽出一丕 复迴^盤料安裝量之新的反應度控制(減少.空孔係數之總 對值以及減少蓮轉時與冷溫時之反應度差)的方法則變得 非常重要。 又不減少燃料安裝量之反應度控制方法,則如在上述 特開昭6 2 — 2 7 6 4 9 3號公報、特開昭 64 — 3 1 089號公報以及以及U. S. P. 5, 068, 082中所述般,乃選擇部分長燃料棒的配 置位置。亦即在U. S. P. 5, 068, 082之一部 分以及特開昭6 4 — 3 1 0 8 9號公報中,則記載有將多 値的部分長燃料棒固定配置在與粗徑水棒鄰接的位置或是 燃料棒格子狀配列的角部上。又在U . S . P . 5 , 0 6 8 , 0 8 2之一部分以及特開昭 62—276493號公報中,則記載有將多個的部分長 燃料棒成一列地配置在包括燃料棒格子狀配列之角部的對 角線上亦或是將燃料棒格子狀配列之最外層之各邊予以2 等分之線上。而該些方法均是藉令非沸水領域(水棒或是 間隙水領域)與部分長燃料棒被此鄰接,而能夠促進中子 減速效果,且能夠減低空孔係數以及減低蓮轉時與冷溫時 ------------.——— 1^------裝------tr------篇 (請先閲讀背面之注意事項再埸寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -9 - A6 B6 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 五、發明説明(8) 之反應度差。 然而在該些習知技術的方法中,雖然可減低空孔僳數 等之反應度係數,而提升反應度控制性,然而對於因部分 長燃料棒之配置位置所導致之反應度本身的變化或是局部 輸出尖峰(peaking),則未能有充分的考慮。 亦即在習知技術中,由於僳將多個之部分長燃料棒, 至少令其中一部分與水棒或是位於角部之間隙水領域呈鄰 接之形態而加以配置,因此會産生増加吸收共鳴中子,而 反應度損失變大,且損及燃料經濟性的問題。 又在位於部分長燃P棒為上方之斷面,由於與部分長 #燃燒鄰接之燃料棒的局部輸出尖峰會增加,因此會有熱 J 方面余裕度會減少的問題。 更者在上述之習知技術中,在以高燃燒度化為目標之 燃料集合體中,由於與部分長燃料棒之配置上的閼僳,因 此對於如何將水棒之横斷面積予以最適化則未曾有考慮。 更者根據本案發明者的撿討可得到以下的結論。 在以將燃料棒之格子配列數增設成9 X 9以上之燃料 集合體,而對非沸水領域之減速元件予以局部地加以配置 時,在提升反應度控制性(亦即減少空孔率的變化或是隨 著自蓮轉狀態成為冷溫狀態之變化所導致之反應度的變化 )時,可知令其局部地配置在面向通道盒之燃料集合體的 外側領域,則較配置在面向水棒之燃料集合體的内側領域 時的效果為佳(感度高)。(參照圖1) 又當配置其燃料有效長度較通常之燃料棒為短之燃料 (請先閲讀背面之注意事項再埸寫本頁) •丨裝- 訂·
M 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -10 -
經濟部中央標準局R工消費合作社印製 五、發明説明(9 ) 棒,亦即部分長燃料棒時,則與在部分長燃料棒之上部的 斷面中,將上述非沸水領域局部化同樣地,在提升反應度 控制性方面(減低空孔係數)極為有效。又依部分長燃燒 棒之配置位置對減低空孔傺數的感度,則依以下之順序排 列。(參照圖2 ) (1) 面向通道盒之燃料集合體之位於外側第1層的 角部的燃料。 (2) 除了(1)之外而面向通道盒之燃料集合體之 位於外側第1層的燃料。 (3 )與水棒鄰接之燃料集合體之位於内側領域的燃 »1 料。 (4)不與通道盒鄰接,亦不與水棒鄰接之燃料。 更者在將部分長燃料棒配置在燃料棒配列之最外層時 ,其配置位置對於控制棒價值的影響,可知將部分長燃料 棒配置在面向通道盒之最外層,則較配置成與水棒鄰接之 情況,其控制棒價值均較大。(參照圖3) 因此藉將作為部分長燃料棒之第2燃料棒配置在正方 形格子狀之燃料棒配列的最外層,可得到減低空孔俗數的 結果,而提升反應度控制性。又亦能夠期待提升控制棒價 值的效果,對於提升安全性乃有所貢獻。 又根據本案發明者等之研究,在將燃料棒之格子配列 數增設成9X9以上之燃料集合體中,當將部分長燃料棒 配置在燃料棒配列之最外層時,其配置位置對於反應度以 及局部輸出尖峰的影響,可了解以下的事情(參照圖4) ------------.---ΓΙ「-----裝------訂------与丨 (請先閲面之注意Ϋ項再填窝本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉甲4规格(210 X 297公釐> -11 - A6 B6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明(1G) 〇 當將部分長燃料棒配置在最外層之角部之位置時,反 應度損失以及部分長鄰接燃料棒之局部輸出尖峰均會變大 。又當將部分長燃料棒配置在與最外層之角部之位置鄰接 之格子位置時,雖然可大幅地改善反應度損失,然而部分 長鄰接燃料棒以及角部燃料棒(位於角部的燃料棒)之局 部輸出尖峰依然會比較大。又當將部分長燃料棒配置在最 外層之更進一步相鄰之格子位置時,雖然更可改善反應度 損^;但是部分長鄰接燃料棒以及角部燃料棒之局部輸出 尖峰仍然很大。又當將部分燃料棒配置在更進一步相鄰之 格子位置時,亦即當包括水棒之投影範圍之最外側之兩格 子位置,而配置在較此為内側之位置時,則反應度損失幾 乎變得沒有,且部分長鄰接燃料棒以及角部燃料棒之局部 輸出尖峰亦可大幅地降低。 因此藉將作為部分長燃料棒之第2燃料棒,配置在於 正方形格子狀之燃料棒配列之最外層中,除了其角部位置 以外之位置,可減低反應度的損失。 又藉將第2燃料棒配置在正方形格子狀之燃料棒配列 之最外層中,將了其角部位置以及與角部位置鄰接之位置 以外的位置,更能夠減低反應度的損失。 又更好是將第2燃料棒配置在正方形格子狀之燃料棒 配列的最外層中,當將中子減速棒投影在正方形格子狀之 燃料棒配列中之呈直角相交之2方向時,包括該投影範圍 之最外側,而較此為内側的位置,可同時改善反應度損失 (請先閲1SSP面之注意事項再f本頁) 丨裝. 訂·
A 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)肀4规格(210 X 297公釐) -12 - 經濟部中央標準局®:工消費合作社印製 2⑽扣工 A6 _B6_ 五、發明説明(n) 與局部輸出尖峰等兩者,而能夠提高燃料經濟性以及熱方 面的余裕度。 又根據本案發明者之檢討,可得知以下的事賁。亦即 為了要將減速元件領域之局部化效果發揮至最大極限,乃 要將一般之燃料棒局部化。又藉將燃料棒局部化,可減少 共鳴中子被吸收的機率,對提升燃料經濟性更有貢獻。 在位於正方形格子狀之燃料棒配列之最外層的内側中 ,在與該最外層鄰接之一層上所配置之燃料棒中,與該最 外層之第2燃料棒鄰接之燃料棒乃設為第1燃料棒,藉此 該第1燃料棒之領域可g減速元件領域所包圍,其結果, 在減速元件領域中被有效地減速的熱中子,由於會有效率 地流入第1燃料棒的領域中,因此可減少共鳴吸收效果, 除了反應度控制性外,亦可同時改善燃料經濟性。其結果 ,可使配置有第1燃料棒之領域,藉設成與最外層鄰接的 一層而會成為更大,更者藉將該層設成2層,更可將其設 得更大。 另一方面,最好在自正方形格子狀之燃料棒配列之最 外層為内側的位置,藉在與該最外層鄰接之一層的角部上 配置作為部分長燃料棒的第3燃料棒,則具有可使通道盒 内之冷卻材流量分佈以及蒸氣體積率分佈成為均匀之效果 ,亦卽在面向通道盒的領域,持別是在角部附近,則有摩 擦阻力變大,而冷卻材流量減少之傾向。而藉將部分長燃 料棒配置在與最外層鄰接之一層的角部上,可解決該項問 題。 ------------:---Ί-Υ------裝-------玎------為 (請先閲面之注意事項再f本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -13 - 經濟部中央標準局8工消费合作社印製 A6 _B6 五 '發明説明(12) 此外在此有關燃料棒之配置,所謂「鄰接」,除了包 括行方向、列方向之鄰接情況外,當然亦包括在斜方向的 鄰接情形。 在將燃料棒之格子配列數靥設為9 X 9以上之燃料集 合體中,當將燃料安裝量設為一定,而增大燃料集合體内 側之水棒領域時以及增大燃料集合體外側之間隙水領域時 ,則在提升中子無限倍增率(提升燃料經濟性)方面,則 增大水棒領域較增大間隙水領域更具效果(感度較高)。 又為了要提高燃料經濟性,則必須要增加水棒内横斷面積 (參照圖5)。此時水棒内横斷面積之最佳範圍為7〜 η 1 4 c in2 〇 又在將水棒内横斷面積最佳化時,則有所謂安定性的 觀點。而安定性具有通道安定性與爐心安定性等2種模式 。此外增加鈾安裝量以及增加水棒内横斷面積,會減低通 道安定性的余裕度,而增加鈾安裝量以及減少水棒内横斷 面積,會使爐心安定性産生惡化,因此由通道安定性之限 制線與爐心安定性之限制線所包圍之水棒内橫斷面積,乃 位於9〜1 1 era2的範圍内(參照圖6)。 更者在增加水棒之横斷面積時,若採用大型水棒,則 就減少燃料棒値數乙點,更者就可減少燃料棒冷卻效果小 之冷卻材流路面積(增加極限輸出)乙點極為有利。又當 將水棒與鄰接於水棒之燃料棒之間隔設為一定時,則在採 用圓形水棒時,就上述空間之有效利用觀點來看,最好將 2 X 2個燃料格子設成水棒。 (請先M面之注意事項再墦寫本頁) ·_裝. 訂·
M 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -14 -
A6 ____B6____ 五、發明説明(13) 因此最好將、_史王JM棒之减速材樓斷面稹設成7〜 1 4 C 1Π2 ,藉歧可堤高反鏖度,且更提升燃料經濟性。又 藉將中子減速棒之減速材横斷面積設成9〜1 1 cm2,可 •-------- . .堤蔓塘道安定性、JI心安定性以及燃料經濟性。更者藉提 高安定性,則不需要為提升安定性另外設置其他的機器。 又藉將中子減速棒配置在可配置7〜12値燃料棒的 領域,使水棒領域如位於鄰接之4個燃料格子中之至少2 値以上之格子位置般地加以配置,在1〇x10燃料棒配 列之燃料集合體中,可配置3個或4個大小相當於2 X 2 之大型圓形水棒,而在9X9燃料棒配列之燃料集合體中 ,則可配置2個。因此可減少燃料棒冷卻效果小的冷卻材 流路面積,而增加極限輸出。 又綜合以上之檢討結果。可明白以下之情事。由於將 部分長燃料棒鄰接於水棒而配置,其效果與增加燃料集合 體中央部之水棒領域相當,因此具有可增加燃料集合體之 中子無限倍增率的效果。又藉將與通道盒鄰接之部分長燃 料棒的値數設得較與水棒鄰接之部分長燃料棒的個數為多 ,由反應度控制性的觀點來看,除了可減少所必要之部分 長燃料棒的個數外,亦可得到增大控制棒價值的效果。 因此最好將作為部分長燃料棒之第3燃料棒鄰接著中 子減速棒而配置,更可增加中子無限倍增率,而提高反應 度以及燃料經濟性。又最好將被配置在正方形格子狀之燃 料棒配列之最外層的第2燃料棒的個數,設得較鄰接於中 子減速棒而被配置之作為部分長燃料棒的第3燃料棒的個 (請先MtKic面之注意事项再$本頁) •I裝. 訂·
A 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -15 - 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 ,G。姐 Α6 _ Β6_ 五、發明説明(14) 數為多,藉此可減少部分長燃料棒的値數,而確保必要的 反應度且增大控制棒價值。 更者根據本案發明者的檢討,令部分長燃料棒彼此鄰 接,可使反應度控制性以及控制棒價值,較僅配置1個時 獲得更佳的效果。 因此最好俗作為部分長燃料棒之第2燃料棒,在正方 形格子狀之燃料棒配列之最外層之至少一邊分別配置2個 ,藉此除了可將上述反應度控制性以及控制棒價值之增加 效果成為2倍外,藉將該2個第2燃料棒彼此鄰接配置, 就提升反應度以及控制g價值方面來看,與未鄰接配置之 情況相比,可獲得2倍以上的效果。 又根據本案發明者等的檢討,為了要提高通道安定性 以及爐心安定性,在部分長燃料棒之上端位置,最好為相 當於第4段間隔件(spacer) —第6段間隔件。而該些間 隔件之位置,若以相對於整個燃料棒之燃燒有效長度的比 率來加以表示時,則相當於1 / 2〜3 /4。 因此最好將作為部分長燃料棒之第2燃料棒的燃料有 效長度設在一般燃料棒2之燃燒有效長度的1/2至 3/4的範圍内,藉此可獲得提升通道安全性以及爐心安 定性的效果。 又原子爐之爐心則有:在插入有+字型控制棒側之間 隙水領域的間隙寬度與在未插入側之間隙水領域的間隙寬 度均相同之C格子爐心以及在插入有十字型控制棒側之間 隙水領域的間隙寬度較在未插入側之間隙水領域的間隙寬 本紙張尺度適用中圉國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) ~ 16 ~ (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) i裝. 訂·
M A6 B6 五、發明説明(15) 度為大的D格子爐心等形式。 (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 最好將第2燃料棒,在正方形格子狀之燃料棒配列之 最外層鄰接的2邊至少各配置1個,則可得到適合安裝到 D格子爐心的燃料集合體。
T 又光譜移位棒,可根據爐心流量來改變光譜移位棒内 的水位來調整中子減速效果,其結果可活用反應度控制或 是輸出控制。但是在BWR燃料集合體時,一般是以氧化 釓來控制燃燒反應度,為了使根據光譜移位棒内之水位更 能有效地來進行反應度控制以及輸出控制動作,則必須要 減少氧化釓量。由於藉配置部分長燃料棒可提高反應度控 制效果,而能夠改善爐停止操作之余裕度,因此可減少氧 化釓量。其結果除了可提高燃料經濟性外,亦可將光譜移 位棒之效果發揮到最大極限。 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 當將燃料棒之格子配列數自以往8 X 8增加到9 X 9 以上時,由於構成燃料集合體之燃料棒的層數增加,因此 可將燃料集合體内之燃料或是減速材局部化地配置,藉此 可更容易實現上述之構成,此外在此所謂的局部化,係指 在由燃料與減速材之邊界線所包圍之燃料或是減速材領域 中,令其每單位體積之邊界線的長度縮短的意義。 最後就本發明之燃料集合體的安裝方法加以說明。本 發明之燃料集合體(第1燃料集合體)的恃徽,傜在大量 使用部分長燃料棒時,在軸方向之燃料安裝量乃有明顯的 差異。因此在考慮以往安裝有燃料集合體(第2燃料集合 體)之爐心的移動爐心的情況時,則必須要考慮因在軸方 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) 一 17 一 A6 B6 五、發明説明(16) (請先聞讀背面之注意事項再場寫本頁) 向之燃料安裝量的差所導致之軸方向的中子束分佈效果。 當將笫1燃料集合體安裝到未具有部分長燃料棒或是部分 長燃料棒的値數較第1燃料集合體為少之第2燃料集合體 之中時,則第2燃料集合體,在爐心下部之輸出會增大, 而第1燃料集合體,相反地,在爐心上部之輸出會增加。 又本發明之燃料集合體的安裝方法,乃將第1燃燒集 合體以及第2燃料集合髏分別安裝到爐心中央部與爐心夕卜 周部,並且使位於爐心中央部之第1燃料集合體的安裝密 度設得較位於爐心外周部之安裝密度為小,藉此可將線輸 出密度設在設定值以下$ 以下請參閲圖面來詳細地說明本發明之實施例。
T 第1實施例 請參閲圖7〜圖11來説明本發明之第1實施例。 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 圖7所示之本實施例的燃料集合體1偽一被使用在沸 水型原子爐者,而被安裝在沸水型原子爐之爐心内。本實 施例1乃備有3個水棒(參照圔8)、燃料棒2以及部分 長燃料棒3。該些水棒4以及燃料棒2之上端部被支撑在 上部擊板7 (tie plate),而水棒4、燃料棒2以及部 分長燃料棒3之下端部則被支撑在下部擊板8。水棒4以 及燃料棒2 ,其中中間部之7個位置俗藉1〜7段的料間 隔件9加以保持。又部分長燃料棒3,其上端部為第5段 之燃料間隔件9所支撑,而中間部之4個位置則藉1〜4 段之燃料間隔件9加以保持。又通道盒5,則如上所述, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) 一 18 _ A6 B6 經濟部中央樣準局员工消费合作社印製 五、發明説明(17) 乃包圍由燃料棒2、部分長燃料棒3、水棒4、上部擊板 7、下部擊板8以及燃料間隔件9所構成之燃料束整體, 而通道盒5被安裝在上部擊板7。 而包含燃料棒2以及部分長燃料棒3之多數的燃料棒 ,則如圖8所示被配列成1 OX 1 0的正方形格子狀。而 在該些燃料棒中之作為部分長燃料棒3的4個,則被配置 在該燃料棒配列之最外層。又3個粗徑的水棒4,其横斷 面為圓形,且呈對角線狀地被配置在該燃料棒配列之中央 部的4X4的格子領域内。而該些燃料棒2、部分長燃料 棒3以及水棒4的束,其周圍則被横斷面為矩形的通道盒 5所包圍。而燃料棒2以及部分長燃料棒3的個數總計有 9 0値〇 具有1〇x10之燃料棒配列,而在中央部配置有3 個粗徑的水棒的燃料集合體,則公開於待開昭 63 — 3 1 1 1 95號公報之第14圖。然而該特開昭 63—311195號公報之第14圖則完全未提及部分 長燃料棒的配置。 部分長燃料棒3,其燃料有效長度較燃料棒2之有效 長度為短。亦即該部分長燃料棒3之燃料有效長度,乃為 燃料棒2之燃料有效長度的1 5/24。而此如上所述, 傜一部分長燃料棒3之上端部為由下方數來第5段之燃燒 間隔件9所支撑的長度。又借用數學上之行列概念,乃將 正方形格子狀之燃料棒配列之横方向稱為行,而縱方向稱 為列,而位在由圖示之上方開始第i個行,圖示之左方開 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再本頁) .裝. 訂· Ά 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公货) _ jg - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 COS犯丄 A6 _B6_ 五、發明説明(W) 始第j値列之位置的格子位置則以(i , j )加以表示, 因此此時部分長燃料棒3傜披配置在(1,5)、 (5, 1)、 (6,10)、 (10, 6)等之各格子位置。亦 即部分長燃料棒3,在正方形格子狀之燃料棒配列之最外 層的一邊各配置1個,而相對於燃料集合體1之2個對角 線各呈對稱地被配置。在自正方形格子狀之燃料棒配列之 最外層為内側的位置,在與最外層鄰接的一層以及鄰接於 該層之另一層合計2層上,則只配置一般之燃料棒2。 3個粗徑的水棒4,則於對角線上呈分離狀地被配置 在燃料棒配列之中央部之4X4的格子領域,而可配置 η 1◦個燃料棒之領域内。而在燃料棒配列之中央部之4X 4的格子領域内的殘餘領域則配置有6値燃料棒2。而水 棒4之外徑為20. 7 mm,又當考慮到水棒4之厚度時, 則水棒内横斷面積合計約9 cnf。而配置有水棒4之格子 位置,即成為彼此鄰接之4個燃料格子中的2個以上有水 棒4的格子位置。又3個粗徑的水棒4所占之最外側的格 子位置,則為4X4的格子領域之對角線上的(4, 7) 以及(7, 4),而在行方向(橫方向)為4〜7行,在 列方向(縱方向).為4〜7列。又部分長燃料棒3則位於 該些行或列之範圍内。亦即部分長燃料棒3,在正方形格 子狀之燃料棒配列之最外層中,當將水棒4投影在行方向 、列方向時,則包括該投影範圍之最外側的兩格子位置, 被配置在較該些格子位置為内側的位置。 燃料集合體1則如圖9所示般地被配置在饈心内。亦 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 裝· 訂. --線「 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -20 - 經濟部中央標準曷貝工消費合作社印製 A6 _____B6_ 1 q 五、發明説明() 即將4個燃料集合體配置成可包圍1個横斷面呈十字型的 控制棒1 0。如此般藉包圍1個控制棒1 0之4個燃料集 合體1而構成1個燃料單元。沸水型原子爐之爐心具有多 數的燃料單元。而中子檢測器計測管1 1則被配置成鄰接 於燃料單元之1値角部。又控制棒1 0,則被插入到在燃 料集合體1間所形成的間隙水領域内。 其次說明本實施例的作用。 藉將燃料棒之格子配列由以往之8 X 8格子增加為 1〇x1◦格子,而使燃料棒分佈在燃料集合髏内之自由 度孿高。因此可將燃料,集合體内之燃料棒或是減速材呈局 部化加以配置。在此所諝的局部化,像藉在由燃料與減速 材之邊界線所包圍之燃料或是減速材領域中,其每單位體 積之邊界線的長度變短。 又在此則對減速材領域(非沸水領域)局部化的位置 ,對於反應度控制(包括隨著空孔率的變化以及自原子爐 之蓮轉狀態到冷溫狀態的變化所導致之反應度變化的減少 程度)之影饗效果加以說明。在圖1中,當將燃料安裝量 設成一定時,則將增大水棒領域(内側領域之減速材)時 以及增大間隙水領域(外側領域之減速材)時之空孔係數 的變化情形加以比較。而該圖可知,在呈高反窿寧_霞麗篮 面向通道盒之燃料集合體之外側領域則較面向水棒之 ^***-·· 一- * 一. *.· · *. ' * * ...... _ 燃料集合體的内側領域,其更具效果(感度高)。 又圖2係表因部分長燃料棒之配置位置,在位於部分 長燃料棒之上部斷面中之空孔俗數的變化情形。由該圖可 (請先wHRi=面之注意事項再堉寫本頁) -丨裝· 訂 Λ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -21 - 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明(2()) 知道空孔僳數減低的感度乃依以下之順序。 (1) 面向通道盒之燃料集合體之外側第1層之位在 角部的燃料。 (2) 除了 (1)以外之面向通道盒之燃料集合體之 外側第1層的燃料。 (3 )與水棒鄰接之燃料集合體之内側領域的燃料。 (4)和通道盒與水棒皆不鄰接的燃料。 而此與在上述之圖1中所說明之沸水領域之局部化同 樣地,可知將減速領域加以局部化(令部分長燃料棒鄰接 於非沸水領域),對於反應度控制極具效果。而該效果對 氫相對於重金屬原子數比(H/U)小,而中子減速效果 之感度高之爐心上部領域(高空孔率領域)而言更加顯著 Ο 以下則就將部分長燃料棒配置在燃料棒配列之最外層 時,其配置位置對於反應度以及局部輸出尖峰所帶來的影 響加以説明。圖7條表如上述實施例般,在將4個部分長 燃料棒呈對稱狀地配置在面向通道盒之最外層的情況下, 當由圖示上邊來看,將部分燃料棒之配置位置於(1 , 1 )〜(1, 10).範圍内變更時,在位於各位置2部分長 燃料棒之上部斷面中之部分長燃料棒位置與中子無限倍增 率(A)以及局部尖峰(B及C)的關僳圖。又燃料棒配 列與上述實施例同樣地為1〇x10格子,而3個水棒則 被配置在燃料棒配列之中央部之4X4的格子領域中,而 可配置10個燃料棒的領域内。此外A像表以部分長燃料 (請先閲f面之注意事項再f本頁) -丨裝. 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -22 - A6 B6 五、發明説明(21) 棒位於由上邊來看為(1, 5)之位置時為基準,而與此 基準的反應度差,而B係表當部分長燃料棒位於角部之燃 料棒配置位置時,與此位置鄰接之一般的燃料棒以及除此 外與部分長燃料棒鄰接之一般燃料棒的局部輸出尖峰係數 ,又C像表位於角部之燃料棒配置位置上之一般燃料棒的 局部輸出尖峰偽數。 由圖4可知,當部分長燃料棒位於最外層之角部之燃 料棒配置位置時,其反應度損失會變大,且部分長鄰接燃 料棒之局部輸出尖峰亦大。而部分長燃料棒位置位於與最 外層之角部之燃料棒配置位置鄰接之格子位置,亦卽位於 η 由上邊來看之(1, 2)之位置時,其反應度損失可被大 幅地改善。但是部分長鄰接燃料棒以及位於角部之燃料棒 之局部輸出尖峰,則相反地會變大。此外當部分長燃料棒 位於由最外層之角部之燃料棒配置位置數來包括該位置之 第3個燃料棒配置位置時,例如由圖示上邊來看為(1, 3)之位置時,雖然反應度損失更可被改善,但是部分長 鄰接燃料棒以及位在角部之燃料棒之局部輸出尖峰依然很 大。此外當部分長燃料棒位於自位在最外層之角部之燃料 棒配置位置數來,包括該位置之第4個或是更内側之燃料 棒配置位置,例如由圖示上邊看來(1 , 4 )或是更内側 之位置時,則反應度損失幾乎變無,且部分長鄰接燃料棒 以及位在角部之燃料棒之局部輸出尖峰亦可被大幅地減低 Ο 根據以上的理由,在本實施例中,將部分長燃料棒3 (請先閲面之注意事項再場窝本頁) i τ 經濟部中央標準局MC工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國0家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) ~ 23 ~ 〔〇ό二 A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明(22) ,於燃料棒配列之最外層中,配置在水棒之投影範圍内, 包括最外側之兩燃料棒配置位置,而較該些燃料棒配置位 置為内側之位置,&此配置可同時改善反應度損失與局部 ” 一—. ----— . — .......... . --------------- — · 輸出尖峰等兩者,而可提高燃料經濟性以及熱方面的余裕 此外對於局部輸出尖峰若是採用其他之方法,則亦可 僅考慮減低反應度損失。此時可將部分長燃料棒配置在與 位在最外層之角部之燃料棒配置位置鄰接的燃料棒配置位 置,或是自位於最外層之角部之燃料棒配置位置數來,包 括該位置為第3個的燃料棒配置位置。 以下則就將部分長燃料棒配置在燃料棒配列之最外層 η 時,其配置位置對於控制棒價值所帶來的影鎏。圖3傜表 如上述實施例般,在將4個部分長燃料棒呈對稱狀地配置 在面向通道盒之最外層的倩況下,將部分長燃料棒之配置 位置於(1, 1)〜(1,10)之範圍内變更時,部分 長燃料棒位置與位在部分長燃料棒之上部斷面之控制棒價 值的關係圔。該控制棒價值,係表以令相同個數之部分長 燃料棒鄰接於水棒時為基準,而與該基準的差。由該圖可 知,將部分長燃料棒配置在面向通道盒之最外層時,則較 鄰接於水棒而配置時,其控制棒價值均較大,而此則成為 位在控制棒(特別是吸收棒)附近之熱中子束增大的主要 原因。 因此在本實施例中,藉將部分長燃料棒3配置在燃料 棒配列的最外層,可期待提升控制棒價值的效果以及提升 安全性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂· •A ! 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 XJ97公釐) -24 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印黎 Α6 _Β6__ 五、發明説明(23) 為了要將減速材領域之局部化效果發揮到最大極限, 乃必須將一般之燃料棒(燃料棒2 )予以局部化,而將一 般之燃料棒局部化,可減低共鳴中子被吸收的機率,而更 能提升燃料經濟性。在本實施例中,部分長燃料棒3乃配 置在正方形格子狀之燃料棒配列的最外層,而在較最外層 為内側的位置中,於與最外層鄰接之一層中,在與部分長 燃料棒3鄰接的格子位置(燃料棒配置位置)乃僅配置一 般的燃料棒2,而在中央則集中配置有水棒4,且燃料棒 2之領域則被減速材領域所包圍。其結果,由於在減速材 領域中被有效率地減速的熱中子,可有效率地流入燃料棒 2之領域内,因此可減少共鳴吸收現象,不僅可改善反應 度控制性,亦可改善燃料經濟性。其結果藉將僅配置有燃 料棒2之領域設成與最外層鄰接之一層,可更加增強其效 果,更者可藉將該層如本實施例般設成2層,能夠使效果 更加顯著。 以下就減速材領域(非沸水領域)的局部化對於燃料 經濟性的影遒以及水棒之横斷面積、形狀的最佳化加以說 明。 圖5係表在燃料棒之格子配列數為1 ΟΧ 1 0之燃料 集合體中,當將燃料安裝量設為一定,將增大水棒領域時 (内側領域之減速材)與增大通道盒外側之間隙水領域( 外側領域之減速材)時之反應度的變化加以比較的情形。 橫軸係表水棒領域或是間隙水領域之增加成分(非沸水領 域之增加成分)與相對於水棒領域之增加成分,水棒内橫 本紙張尺度適用中國@家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) _ 25 ~ (請先閲讀背面之注意事項再場寫本頁) _裝- 訂- Ά 經濟部中央標準局Η工消费合作社印製 __B6_ 五、發明説明(24) 斷面積相對於通道盒内横斷面積之比例的2個指標,又縱 軸僳表以目前之水棒内横斷面積為Sera2 (1. 7%)為 基準時之中子無限倍增率的差。由該圖可知,在提高中子 無限倍增率,亦即提高反應度或是燃料經濟性方面,面向 通道盒之燃料集合體的外側領域乃較燃料集合體之内側領 域更具效果。而此是因為藉使中子束分布情況平坦化,可 減少減速材對中子的吸收效果使然。又熱中子束分布的平 坦化,由於對燃料經濟性或是局部輸出分佈皆有影饗,因 此對確保熱方面之余裕度方面亦極為重要。 如此般在1 ox 1 0格子之燃料集合體中,增加水棒 *1 内橫斷面積對於提高燃料經濟性方面極具效果。因此必須 將水棒内横斷面積自目前之3cm2 (1. 7%)予以增大 〇 另一方面,增大水棒領域之燃料格子數,會減少燃料 棒的値數,因此會違反高燃燒度化的目標。故當考慮燃燒 集合體之對稱性時,該10X10格子燃料集合體,其中 水棒.領域之燃料格子位置數,最好是由目前之2個變更成 位於8個〜16個的範圍内。此外當考慮1〇x10格子 燃料集合體之燃料單位格子的面積要成為目前之8 X 8格 子的6 0%左右或是水棒領域之燃料格子位置數要成為4 倍〜8倍時,則水棒内横斷面積最好是在7 (4%)〜 14 (8%)的範圍内。 在本實施例中,根據以上的理由,3個水棒4之橫斷 面積總計約為9 era2,藉此可提高反應度以及燃料經濟性 (請先閱讀背面之注意事項再項寫本頁) -裝- 訂. i·^ 本紙張尺度適用中國固家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -26 - 08 A6 B6 五、發明説明(25) 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又在將水棒内横斷面積加以最佳化時,則要有安定性 的觀點。而在安定性方面有通道安定性與爐心安定性等2 種模式。首先通道安定性,傜用於防止冷卻水之流量配分 産生變動者,而對爐心内之輸出最高之燃料集合體進行評 價。又爐心安定性像用於防止爐心内之中子束與熱水力振 動耦合所産生之不安定現象者,而各限制值僳以減幅地加 以表示,亦即通道安定性及爐心安定性,減幅比均要被限 制在1 . ◦以下。 τ 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 在此本案發明者則辦10X10燃料集合體的安定性 加以檢討。圖6傺表在鈾安裝量與水棒内橫斷面積之圖上 表示安定性之邊界線者。所謂鈾安裝量僳表每單位燃料集 合體1中所能安裝之鈾安裝量,而鈾安裝量變大則意味著 增加燃料棒的外徑。另一方面,所謂水棒内横斷面積僳表 位於燃料集合體之水棒内之水流路的橫斷面積,因而水棒 内横斷面積的增加則意味著增加水棒的外徑。因此增加鈾 安裝量以及水棒内横斷面積,由於增大燃料棒,水棒的外 徑,會減少燃料集合體内的流路面積,因此會增加流路阻 力,而減低通道安定性的余裕度,此外如圖6所示,在水 棒内橫斷面積大,且鈾安裝量為大的領域中,其通道安定 性會變得嚴格,而通道安定性之限制線會朝右下方降低。 另一方面對於爐心安定性方面,由於增加鈾安裝量,減少 水棒内面積,會使爐心安定性惡化,因此限制線會朝右上 方上升。因此相對於安定性的容許領域,則存在於圔6之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) 一 27 — 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 .ObVbi A6 ____B6_ 五、發明説明(26) 中央部,而會成為由通道安定性之限制線與爐心安定性之 限制線所包圍之呈山形的領域。 而增加鈾安裝量,由於可減少燃料循環費,因此可提 高燃料經濟性。在圖6之安定性的容許領域中,可知道在 通道安定性限制線與爐心安定性限制線之交差點附近(山 之山頂部分),則成為燃料循環費最低之最適當的部分。 亦即在接近於該山頂部分(水棒内横斷面積為10 cm2附 近)的範圍,則為通道¥安定性及爐心安定性與燃料經濟 性皆能改善之最佳點,而該範圍,以水棒内横斷面積而言 ................ igil 且二„1 1 c „^〇 ^ 在習知技術中,為了要增加安定性,乃在燃料集合體 之正下方設置孔板,而增加在該孔板中的阻力或是採用低 壓損型的間隔件。因此若採用增加孔阻力或是採用低壓損 型間隔件時,則為了要提高安定性,乃令安定性之限制線 移動而擴大容許領域。但是此時由於兩限制線均朝上方移 動,因此相對於最佳點(山之山頂部分)的水棒内横斷面 積幾乎沒有變化。因而將燃料集合體之水棒内横斷面積設 成9〜1 1 cm2,可望提升燃料經濟性。 根據以上的理由,在本實施例中,水棒4之横斷面積 總計約為9 c m2 ,而可了解位於接近最佳點的位置。因此 在本實施例中,乱握升通道安定性、爐心窆定性以及燃料 更者藉提升安定性,因此不必要為了提高安定性 而設置另外的機器。 又在增加水棒之横斷面積時,採用粗徑的水棒,就減 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) ~ 28 ~ ------------Γ---------裝------訂------气 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Α6 66 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(27) 少燃料棒個數乙點或是減少燃料棒冷卻效果小之冷卻材流 路面積乙點(增加極限輸出)而言極為有利。又當將水棒 與鄰接於水棒之燃料棒之間隔設成一定時,則在圓形水棒 之情況下,就上述空間之有效利用來看,最好將2X2的 燃料格子設成水棒。 因此在本實施例中,乃將中子減速效果小之位於燃料 集合髏中央領域的1〇値單元設成水棒領域,而藉將水棒 領域之燃料格子位置,令鄰接之4個燃料格子中至少2個 以上鄰接於水棒領域,而可配置3個大小相當於2 X 2個 格子之粗徑圓形棒,而p少燃料棒冷卻效果小的冷卻材流 路面積,藉此可增加極限輸出。 最後則就部分長燃料棒3的長度對通道安全性以及爐 心安全性的影鎏加以說明。圖10及圖11像表在鈾安裝 量為一定的條件下,改變部分長燃料棒3的長度,而評價 通道安全性以及爐心安定性的結果。圔1 0及圖1 1之横 軸係表部分長燃料棒3之上端位置,而圔10及圔11之 縱軸傜表減幅比。若將部分長燃料棒3之上端位置自從下 方數來第7段之燃料間隔件位置(圖之右端)予以縮短時 ,則由於在燃料集合體上部之燃料集合體内的冷卻水流路 面積會增加。因此可減少燃料集合體的壓力損失,而同時 提升通道安定性以及爐心安定性。但是當將部分長燃料棒 的長度,設成為從下方數來第3段之燃料間隔件以下時, 則由於係在鈾安裝量為一定之條件下進行解析,因此可明 白燃料棒之外徑會增加,而燃料集合體下部之壓力損失會 (請先閲面之注意事項再場寫本頁) 丨装. 訂. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -29 - Α6 Β6 經濟部中央標準局S工消費合作社印製 五、發明説明(28) 增加,而成為不安定。又當增大燃料棒外徑時,則燃料棒 彼此之間隙會消失,而在熱方面之余裕度會變得嚴格。因 此部分長燃料棒之上端位置,位於第4段之燃料間隔件、 第5段之燃料間隔件最為適當,又亦可在第6段之燃料間 隔件。若將該些燃料間隔件之段數,以相對於整個燃料棒 之燃料有效長度的比率加以表現時,則下部擊板位於第1 段之燃料間隔件的下方,而上部擊板位於第7段之燃料間 隔件的上方。又第4段之燃料間隔件為燃料棒2之燃料有 效長度的4/8,亦即被設置在1/2的位置,而第6段 之燃料間隔件被設置在释料棒2之燃料有效長度之6/8 的位置。因此若部分長燃料棒3之燃料有效長度位於燃料 棒2之燃料有效長度的1/2至3/4的範圍内時,則可 得到提高通道安定性以及爐心安定性的效果。 根據以上之理由,在本實施例中,將部分長燃料棒3 之長度設成燃料棒2之燃料有效長度的15/24,亦即 設成部分長燃料棒3之上端部可為第5段之燃料間隔件所 支撑的長度。藉此可提高通道安定性以及燧心安定性。此 外若將部分長燃料棒3之上端部設成可藉第4段燃料間隔 件加以支撑的長度時,更可增加安定性的余裕度。 根據本實施例,藉將燃料棒格子配列以及水棒與部分 長燃料棒之配置加以最佳化,可得到減低空孔像數的結果 ,除了可提高反應度控制性外,亦可同時改善反應度損失 與局部輸出尖峰等兩者,此外亦同時提高燃料經濟性以及 熱方面的余裕度。根據試算,將採用本實施例中所示之燃 (請先閲$面之注意事项再f本頁) -裝- 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) _ 30 _ A6 B6 經濟部中央標苹扃員工消费合作社印製 五、發明説明(29) 料集合體構成,與習知燃料集合體(具有4値持開昭 6 0 - 2 24 0 9 2號公報之第2圖所示之部分長燃料棒 17進行比較),而該燃料集合體備有被配置成8X8之 正方形格子狀之多數的燃料棒以及在該些燃料棒配列之中 央部所配置之横斷面呈圓形的2値水棒(外徑較燃料棒配 列間距為小),經比較結果,表示反應度控制性之空孔僳 數的絶對值大約10%,又原子爐蓮轉時與冷溫時之反應 度差可減少1. 左右,更者局部輸出尖峰不會增 大,而具有將燃料集合體之中子集限倍增率增加0. 5 △ k左右的效果。 η 更者根據本實施例,可提高控制棒價值,又除了可提 升安全性外,亦具有能提升爐心安全性的效果。 第2實施例 請參閲圖12及圖13來說明本發明之第2實施例的 燃料集合體。本實施例,係在上述第1實施例中,將部分 長燃料棒的總數設成8個。亦卽在圖12中,本實施例之 燃料集合體1 Α具有8個部分長燃料棒3,而該些部分長 燃料棒3,在面向通道盒5之燃料棒配列之最外層之4邊 分別各呈鄰接般地配置有2値。而部分長燃料棒3之配置 位置,若以與第1實施例同樣的行列方法來表現燃料棒配 列之各格子位置時,則位於(1 , 5 )、 (1,6);( 5,1)、 (6,1); (5, 10)、 ( 6 , 10); (10,5)、 (10, 6)之各格子位置。在本實施例 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -31 - ----------------Ί — ^------裝------.玎------良- (請先閲面之注項再f本頁) Γ.Α 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A6 _B6__ 五、發明説明(30) 中,部分長燃料棒3,在正方形格子狀之燃料棒配列之最 外層中,若將水棒4投影在行方向、列方向時,則包括該 投影範圍之位在最外側的兩格子位置,被配置在較該些格 子位置為内側的位置。 以下藉圖1 3來說明令2値部分長燃料棒3鄰接時之 效果。圖13係表令部分長燃料棒鄰接時之反應度控制性 以及控制棒價值。由該圖可知,令部分長燃料棒3鄰接, 則較單純1値更可提升反應度控制性以及控制棒價值。又 將2値以上鄰接配置(即使將減速材局部化),則如圖4 所示,若配置在對於使-部輸出尖峰有平坦化效果之位置 ,亦即若被配置在水棒4之投影面積的範圍内時,則在確 保熱余裕度方面並不成為問題。 因此若根據本實施例,在提升反應度控制性以及控制 棒價值方面,可得到為第1實施例2倍以上的效果。又第 2實施例可産生與第1實施例相同的效果。 第3實施例 以下請參照圔1 4來說明本發明之第3實施例之燃料 集合體。本實施例,乃在上述笫2實施例中,將部分長燃 料棒之總數更增加4個,而使與通道盒及水棒等兩者鄰接 之部分長燃料棒共同存在。亦即在圖14中,本實施例之 燃料集合體1B具有被配置在燃料棒配列之最外層的8個 部分長燃料棒3以及與粗徑之水棒4呈鄰接被配置之4個 部分長燃料棒3 a。又該些部分長燃料棒3、3 a之燃料 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂· 本纸張尺度適用中國圃家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -32 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 013 ( *·* Α6 _Β6 五、發明説明(31) 有效長度,與第1實施例同樣地,像為燃料棒2之燃料有 效長度的15/24。 在本實施例中,藉將部分長燃料棒3 a鄰接於水棒4 而配置,由於與增大燃料集合體中央部之水棒領域具有幾 乎相同的效果,因此對於燃料集合體1C内外之熱中子束 分布的平坦化極具效果。如圖5所示般可增加燃料集合體 之中子無限倍增率。此時空孔僳數之減低效果以及控制棒 價值的增大效果,如圔1及圖3所示,由於位於外側領域 者較位於水棒者為大,因此如本實施例般地,藉將與通道 盒5鄰接之部分長燃料棒3的個數,設得較與水棒4鄰接 的部分長燃料棒的個數為多,除了可減少所必要之部分長 燃料棒之個數外,亦可得到增大控制棒價值的效果。又藉 令與通道盒及水棒鄰接之部分長燃料棒3及3 a能夠共同 存在,因此對於燃料集合體1B内外之熱中子束分佈的平 坦化極具效果。 在本實施例中,藉令4個部分長燃料棒3 a鄰接於粗 徑之水棒4而配置,則位於燃料集合體中央部之非沸水領 域約增加3 cm2,而中子無限倍增率約增加1%。又表示 反應度控制性之空孔僳數的絶對值,與在上述特開昭 6 0 — 2 2 4 ◦ 9 2號公報之第2圔所示之習知燃料集合 體相比,大約可減少約40%左右,可在不犧牲爐心安定 性的情況下,能夠確保燃料安裝量。又本實施例之燃料集 合體1B可得到與第1實施例之燃料集合體相同的效果。 以下根據圔15〜圔17來說明使用本實施例之燃料 ------------.---14------装------訂------線(丨 ί請先閲讀背面之注意事項再埃寫本頁) 本紙張尺度適用中圃國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐> -33 - 經濟部中央標準曷g工消费合作社印製 A6 _B6_ 五、發明説明(32) 集合體1 B之沸水型原子爐的爐心。該爐心之構成,則如 圖15及圔16所示,具有中央領域0A、外周領域AB 以及最外周領域BC。而在中央領域0A以及外周領域 AB中,則配置有燃料集合體1B以及如圖18所示之未 具有部分長燃料棒之習知的燃料集合體53 (U. S. P .4, 926, 450之圖10中所示的燃料集合體)。 但是如圔17將爐心之一部分加以擴大表示般,有關燃料 集合體1B之安裝比例,則中央領域OA較外周領域AB 為小。 又燃料集合體1B之特徽,係在部分長燃料棒之軸方 π 向,其燃料安裝量乃顯著有差異。因此在考慮離開僅配置 有燃料集合髏5 3之爐心的移動爐心時,則必須要考慮在 軸方向會因燃料安裝量的差而導致在軸方向之中子束分布 的效果。亦即當將燃料集合體1B安裝在未具有部分長燃 料棒之燃料集合體53之間時,則燃料集合體53,其爐 心下部的輸出會增大,而燃料集合體1 B ,則相反地在爐 心上部之輸出會增加。如此般將爐心分成多個領域,藉將 位於中央領域OA之燃料集合體1B (新燃料)的安裝比 例設得較位於外周領域A B之安裝比例為小,而能將線輸 出密度設在設定值以下。 又亦可取代燃料集合體53,而使用部分長燃料棒 55之比例較燃料集合體1B為小之圖19所示的燃料集 合髏54 (將特開昭60 — 224092號公報之第3圖 所示之部分長燃料棒1 7之配置應用到U . S . P . (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝- 訂·
A 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS>甲4规格(210 X 297公釐〉 一 34 一 A6 B6 五、發明説明(33) (請先《讀背面之注意事項再埸寫本頁) 4, 926, 450之圖10所示之燃料集合體所得到的 燃料集合體),而亦可將燃料集合體54安裝到圖17所 示之燃料集合髏53的安裝位置。 從上之簸jL、撞造,對於部分長燃料棒之比例不同之· 料_合體混合存在時極為有效,.又亦可取代燃料集合體 JL玲」而使用第1實施例以及第2賁施例之燃料集合體。 更者亦可取代燃料集合體1B,而使用後述之燃料集合體 IN、以及 1R。 第4實施例 。 以下根據圖20來說明本發明之第4賁施例的燃料集 合體1N。第4實施例之燃料集合體,僳將燃料棒配置成 9行9列的正方形格子狀。 經濟部中央標準局®:工消费合作社印製 該燃料集合體1 N備有:被配置成9 X 9之正方形格 子狀之多數的燃料棒2 2及部分長燃料棒2 2b、與呈對 角線狀地被配置在該些燃料棒配列之中央部之3 X 3格子 領域内的橫斷面呈圓形的2個粗徑水棒24。而該些燃料 棒以及水棒,其周圍係由横斷面為矩形的通道盒5所包圍 。而燃料棒22以及部分長燃料棒23, 23b之個數總 計為74個。又4値部分長燃料棒23各被配置在(1, 5)、 (5,1)、 (9,5)、 (5, 9)之最外層之 各邊的中心位置。又部分長燃料棒2 3 b則分別被配置在 自外側數來第2層之燃料棒配列之各角部,而部分長燃料 棒23b有4個,且部分長燃料棒23以及23b之燃料 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>甲4規格(210 X 297公釐〉 -35 - 經濟部中央標準局W工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明(34) 有效長度,與第1實施例同樣地,為燃料棒22之燃料有 效長度的1 5/24。又2個粗徑水棒24之内横斷面積 之合計,則與笫1實施例相同,約為9 cm2。而2個粗徑 水棒24,在上述3X3之格子領域中,占據可配置7個 燃料棒的大小。 本實施例可得到與第1實施例相同的效果。但是根據 本實施例,反應度控制效果,藉減少部分長燃料棒個數的 比率,乃較第3實施例減少。但是藉將燃料棒配列自1〇 X 10格子變更為9X9格子,由於可減少壓力損失以及 改善安定性,因此具有g增加燃料安裝量的效果。 更者在本賁施例中,藉將部分長燃料棒23b配置在 與最外層鄰接之一層的角部,可得到令通道盒5内之冷卻 材流量分布以及蒸氣體積率分布成為均勻的效果。一般而 言,面向通道盒5之領域,特別是在角部附近,其摩擦阻 力大,而有冷卻材流量減少的傾向。然藉將部分長燃料棒 23b配置在與最外層鄰接之一層的角部,可以解決此一 問題。更者藉將部分長燃料棒23b,設成不與被配置在 最外層之部分長燃料棒23鄰接,可以將與部分長燃料棒 鄰接之燃料棒2 2之局部輸出尖峰的增大現象加以抑制。 結果與第3實施例相比,可將作為熱方面余裕度之指標的 極限輸出加以增大。 第5實施例 以下根據圖21來説明本發明之第5實施例之燃料集 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐〉 _ _ ---------------·ι丨 f ------裝------tr------線(. (請先閲f面之注意事項再@本頁) 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 4 ·.、',,.*‘ ' 上 Α6 Β6 五、發明説明(35) 合體1 Q。本實施例傜將第4實施例所示之部分長燃料棒 之配置應用到U . S . Ρ . 4 , 7 8 1 , 8 8 5之圖2所 示之燃料集合體的情形。亦卽本實施例之燃料集合體1 Q ,其中位於中央部之大型水棒傜採用1個大型正方形的水 棒2 4 Ρ。根據本實施例可得到與第4實施例相同的效果 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 第6實施例 以下請根據圖2 2〜圖2 5來説明本發明之第6實施 例之燃料集合體。本實施例之燃料集合體1R,則如圖 22所示般,係將第4實施例中之中子減速棒換成可藉爐 心流量來改變軸方向水位之所謂的光譜移位棒24R。亦 即燃料集合體1R,僳將部分長燃料棒23以及23b, 在W088/02176 (PCT/JP87/ 00676)之圖4所示之燃料集合體中,配置在與燃料 集合體1N中之相同位置上而構成者。 又光譜移位棒24R之詳細構造則表示在圔2 3及圔 24中。該光譜移位棒24R,如在W088/ 02 1 76之圖7. A中所記載般,係由内管30、外管 31以及間隔件32所構成。其中外管31與内管32僳 呈同心圓狀地被配置,而外管3 1則包圍内管3 0之外周 。又外管31之上端係藉蓋部33被密封,而該蓋部33 之上部側被插入到上部擊板1 2内加以保持。該蓋部3 3 ,如與内管30之上端之間形成間隙般地縮減内管3〇之 _裝_ 訂. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -37 - ,08^^ A6 B6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明(36) 上端部,而該内管30之上端部,則經由自光譜移位棒 2 4 R之軸心呈放射狀地被配置之板狀的間隔件3 2而被 固定在外管31的内面。又外管31之下端則由封鎖部 34加以封鎖。而内管3 0之下端部,則貫通該封鎖部 34而突出到下方。又内管30之下端部則貫通下部擊板 1 3之燃料棒支持部14。而被形成在内管30之下端的 冷卻水流入口 3 8則開口於下部擊板1 3之空間1 5。在 内管3 0之内部則形成冷卻水上昇流路3 5,而在内管 30與外管31之間所形成之環狀通路則構成冷卻水下降 流路36。此外在外管3 1之下端部之管壁,於圓周方向 η 形成有多數的冷卻水吐出口 3 9。而該些冷卻水吐出口 3 9則呈等間隔地設在圓周方向。又冷卻水吐出口 3 9則 開口於位在燃料棒支持部1 4之上方的領域。在本實施例 中,燃料棒支持部1 4具備阻體的機能。而冷卻水上昇流 路35與冷卻水下降流路36,則藉被形成在光譜移位棒 2 4 R之上端部的反轉部3 7加以連結。如此般光譜移位 棒24R,在其内部備有由冷卻水上昇流路35、冷卻水 下降流路3 6以及反轉部3 7所構成的倒U字狀之冷卻水 流路。而被設在燃料棒支持部14之所有貫通口18之横 斷面積的合計,則較在燃料集合體1R之通道盒(未圖示 )内,被形成在光譜移位棒2 4 R之外側之冷卻水通路 41的横斷面積為小。又該冷卻材通路41被形成在燃料 棒之間。 在將本實施例之燃料集合體1R安裝到沸水型原子爐 (請先面之注$項再填寫本頁) 丨裝. 訂- 良! 本紙張尺度迺用中國國家標準(CNS〉甲4规格(210 X 297公釐) 一38 _ 上 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(37) 之爐心内(所有燃料集合體均為燃料集合體1R),而令 沸水型原子爐蓮轉時,則冷卻水的大部分,則經由下部擊 板1 3之空間1 5以及被設在燃料棒支持部1 4之貫通口 1 8 ,而直接被導入到燃料集合體1 R内之冷卻材通路 4 1。而流入下部擊板1 3之空間内之冷卻水的殘餘部分 ,則自冷卻水流入口38流入光譜移位棒24R之冷卻水 上舁流路35内,更者則經由反轉部37以及冷卻水下降 流路36,自冷卻水吐出口39被吐到較燃料棒14為上 方之領域。而從冷卻水吐出口 39被吐出之冷卻水,則對 應於由冷卻水流出口 3 8而流入光譜移位棒24 R内之冷 卻水的流量的多少,而成為液體或是氣體(蒸氣)。又光 譜移位棒24R内之冷卻水的流動狀態,則會因應爐心流 童,而如W088/02176之圖3A、 3B及3C般 地變化。亦即當爐心流量為100%以下時,則在光譜移 位棒24 R内會産生於冷卻水上昇流路3 5内會有液面的 狀態(上述圖3A之狀態),而當爐心流量為1 1 0%時 ,則在光譜移位棒24R内會産生於冷卻水上昇流路35 以及冷卻水下降流路3 6内幾乎成為單相流的狀態(上述 圔3C之狀態)。.如此般地對被設在燃料棒14之所有貫 通口18的合計横斷面積加以設定,可使得不會自光譜移 位棒24R形成有液面的狀態産生上述的狀態。又該貫通 口 1 8之合計横斷面積愈小,則相對於經由燃料棒支持部 14而流入冷卻材通路41的冷卻水的阻力即會變得愈大 。因此可將其設得較在燃料集合體1R之通道盒(未圖示 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) ~ 39 ~ ----------------0—^ -----裝-------^------線(丨 (請先閲尊面之注意事項再本頁) A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明(%) )内,被形成在光譜移位棒24R之外側之冷卻材通路 4 1之横斷面積為小。 光譜移位棒24R,如此般地藉爐心流量來改變在光 譜移位棒内所形成之液面的高度,而能調整中小減速效果 。結果可發揮反應度控制或是輸出控制之效果。而該作用 之詳細内容則被記載在WO88/02 1 76中。 但是在B W R燃料集合體中,一般係以氣化釓來控制 燃燒反應度。因此在蓮轉周期的初期,乃必須要考慮在新 燃料中所含之釓與光譜移位棒之間的相互作用。圖39俗 表將爐心流量自燃燒初期慢慢地增加,而將光譜移位棒 24R内之蒸氣體積率,由100%變化至0%時之中子 無限倍增率的變化情形。而在氣化釓存在之壽命初期,藉 降低光譜移位棒内之水位,中子無限倍增率會相反地上昇 。而此即是因為藉減少中子減速效果,可減少氣化釓對熱 中子吸收的現象的結果。亦即為了要有效地藉光譜移位棒 内之水位來進行反應度控制或是輸出控制,可了解必須要 減少氣化釓量。 在本實施例中,由於藉配置部分長燃料棒可提升反應 度控制效果,而改善在爐停止狀態下的余裕度,因此可減 少釓量。結果除了如其他實施例般,可提升燃料經濟性外 ,亦可將光譜移位棒之效果發揮到最大限度。 圖面之簡單說明: 圖1係表因增大減速材領域所得到之空孔俗數減少效 (請先閲面之注意事項再f本頁) 丨裝- 訂· .嫁( 未紙張尺度通用中0®家標準(CNS>甲4规格(210 X 297公釐) -40 ~ 二 Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明(39) 果(絶對值)的關俗圖。 圖2傑表部分長燃料棒位置與空孔傺數減少效果(絶 對值)的特性圖。 圖3傜表部分長燃料棒位置、反應度之變化以及控制 棒價值之間的關像待性圖。 圖4僳表部分長燃料棒位置與控制棒價值的闊係特性 圖。 圖5像表因增大減速材領域所得到之提升反應度效果 的特性圖。 圖6偽表具有10Χ1〇之燃料棒配列狀態之燃料集 η 合體的安定性特性圖。 圖7像表本發明之第1實施例之燃料集合體的横斷面 圔。 圔8像表圖7之VI — VI斷面圔。 圖9俗表在圖7所示之燃料集合體之爐心中的配置狀 況圖。 圖10偽表部分長燃料棒長度與通道安定性之關僳待 性圔。 圖11俗表部分長燃料棒長度與爐心安定性之關俗待 性圖。 圖12係表本發明之第2實施例之燃料集合髏的横斷 面圖。 圖1 3傜表與部分長燃料棒鄰接時之效果的關傺圖。 圖14僳表本發明之第3實施例之燃料集合體的横斷 本紙張尺度適用中國因家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) _ Α1 _ (請先閲f面之注意事項再球寫本頁) i裝- 訂. -線( A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明(40) 面圖。 圔15像表安裝有圖14所示之燃料集合體之沸水型 原子爐之爐心的平面圖。 圔16偽表圖15之爐心的縱斷面圖。 圖17係表圖15所示之爐心的平面圔。 圖18傷表以往未具有部分長燃料棒之燃料集合體的 横斷面圖。 圖19係表以往具有部分長燃料棒之燃料集合體的橫 斷面圖。 圔2 0僳表本發明名第4實施例之燃料集合體的橫斷 面圖。 圖21像表本發明之第5實施例之燃料集合體的横斷 面圖。 圔2 2僳表本發明之第6實施例之燃料集合體的横斷 面圔。 圖2 3係表被使用在圖2 2所示之燃料集合體之光譜 移位棒之構造的部分斷面正面圖。 圔24偽表圖2 3之Z — Z斷面圖。 圔25俗表當光譜移位棒内之蒸氣體積率,自i〇〇 %變化至時之中子無限倍增率與燃燒度之關係恃性圖 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝. 訂·
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Claims (1)

  1. 經濟部屮央標準局月工消费合作社印製 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 1. 一種燃料集合體,其主要包括:被配列成正方形 格子狀之多數的燃料棒以及減速材之横斷面面積較單位燃 料格子之.橫斷面積為大之至少1個中子減速棒,其特徵在 於: (a) 上述燃料棒包括:多個第1燃料棒及燃料有效 長度轉上述第1燃料棒為短的第2燃料棒; (b) 上述第2燃料棒,係位於上述正方形格子狀之 燃料棒配列的最外層,而被配置在該最外層内之燃料棒配 置位置中,除了角部以外的位置; (c )位於較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外 層為内側的位置,其中在被配置在與該最外層鄰接之一層 内之上述燃料棒中,與上述最外層之上述第2燃料棒鄰接 之燃料棒乃為上述第1燃料棒。 2. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述最外 層内之上述第2燃料棒,在該最外層内燃料棒配置位置中 ,俗被配置在角部以及與該角部鄰接之位置以外的位置。 3. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,被配置在 上述最外層之上述第2燃料棒,偽一當將上述中子減速棒 投影在上述正方形格子狀之燃料棒配列中之呈直角相交之 2方向時,包括該投影範圍之最外側,被配置在較其為内 側之燃料集合體。 4. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述中性 減速棒之減速材横斷面積為7〜1 4 cm2。 5·如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述中子 本纸張尺度適用中B囲家樣準(CNS)甲規格(210x297公釐) (請先閱讀背面之注意事巧再填寫本頁) k. -43 - 經濟部十央樣準屈貝工消f合作社印製 Α7 Β7 C7 D7 六、申請專利範圍 減速棒被配置在可配置7〜12個上述燃料棒的領域。 6. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述燃料 棒更包括燃料有效長度較上述第1燃料棒短的第3燃料棒 ,而上述第3燃料棒被配置在鄰接著上述中子減速棒的位 置上。 7. 如申請專利範圍第2項之燃料集合體,被配置在 上述最外層内之上述第2燃料棒的個數,乃較鄰接著上述 中子減速棒而被配置之上述第3燃料棒的個數為多。 8. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述燃料 棒更包括燃燒有效長度較上述第1燃料棒為短的第3燃料 η 棒,而上述第3燃料棒,在其中與上述最外層鄰接,且位 於該最外層之内側的1値燃料棒層中,係被配置在該燃料 棒層内之燃料棒配置位置中之位於角部的燃料棒位置上。 9. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述第2 燃料棒,像被配置在上述最外層内,而使2個互相鄰接的 位置上。 10. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述第 2燃料棒具有大約為上述第1燃料棒之燃燒有效長度之 1/2至3/4範圍的燃燒有效長度。 11. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述中 子減速棒之横斷面為圓形,而將3翻呈對角.線狀配置在上 述燃料集合體中央部之4 X 4的格子領域内。 12. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述中 子減速棒之橫斷面為圓形,而將2値呈對角線狀地配置在 本纸張尺度適用中Β Β家«準(CNS)甲4規格(210x297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .劣. •線. -44 - 經濟部屮央標準局员工消贽合作社印製 …,…· A7 二 B7 C7 __ JD7_. 六、申請專利範固 上述燃料集合體中央部之3X3的格子領域内。 13..如申請專利範圍第1項之燃料集合體,上述中 子減速棒傺一可藉爐心流量來改變軸方向水位之光譜移位 棒。 14. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體,位於較 上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外側為内側之位置, 而在與該最外層鄰接之一層以及與此鄰接之一層内所配置 的上述燃料棒僳上述第1燃料棒。 15. —種燃料集合體,其主要包括:被配列成正方 形格子狀之多數的燃料棒以及減速材之橫斷面面積較單位 燃料格子之橫斷面積為大之至少1個中子減速棒,其特歡 在於: (a) 上述燃料棒包括:多個第1燃料棒及燃料有效 長度轉上述第1燃料棒為短的第2燃料棒; (b) 上述第2燃料棒,係位於上述正方形格子狀之 燃料棒配列的最外層,而被配置在該最外層内之燃料棒配 置位置中,除了角部以外的位置; (c) 位於較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外 層為内側的位置,其中在被配置在與該最外層鄰接之一層 内之上述燃料棒乃為上述第1燃料棒。 16. 如申請專利範圍第15項之燃料集合體,上述 最外層内之上述第2燃料棒,在該最外層内燃料棒配置位 置中,係被配置在角部以及與該角部鄰接之位置以外的位 置。 本纸張尺度逍用中國8家標準(CNS)甲4規格(210x297公ft) (請先W請背面之注意事項再填寫本百) •装· •線· -45 - Μ满部屮央標準局β工消«合作社印製 C7 __ D7_ 六、申請專列範圊 17.如申請專利範圍第15項之燃料集合髏,被配 置在上述最外層之上述第2燃料棒,僳一當將上述中子減 速棒投影在上述正方形格子狀之燃料棒配列中之呈直角相 交之2方向時,包括該投影範圍之最外側,被配置在較其 為内側之燃料集合體。 1 8.如申請專利範圍第1 5項之燃料集合髏,上述 中子減速棒被配置在可配置7〜12個上述燃料棒的領域 〇 19.如申請專利範圍第15項之燃料集合體,上述 燃料棒更包括燃料有效長度較上述第1燃料棒短的第3燃 料棒,而上述第3燃料棒被配置在鄰接著上述中子減速棒 的位置上。 2 0 .如申請專利範圍第1 5項之燃料集合體,被配 置在上述最外層内之上述第2燃料棒的個數,乃較鄰接箸 上述中子減速棒而被配置之上述第3燃料棒的個數為多, 最外層之内側的1個燃料棒層中,傜被配置在該燃料棒層 内之燃料棒配置位置中之位於角部的燃料棒位置上。 21. 如申請專利範圍第15項之燃料集合體,上述 第2燃料棒,傜被配置在上述最外層内,而使2個互相鄰 接之位置上。 22. 如申請專利範圍第15項之燃料集合體,上述 第2燃料棒具有大約為上述第1燃料棒之燃燒有效長度之 1/2至3/4範圍的燃燒有效長度。 23. 如申請專利範圍第15項之燃料集合髏,上述 本纸》尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐) (請先«1讀背面之注意事項再填苒本頁) .裝· -46 -
    *濟部中央SHU-场Λ工消费合作杜印W 六、申請專利範囲 / 中子減速棒之:横斷面爲圓形,而將3個呈對角線狀配爾在 上述燃料集合體中央部之4 X 4的格子領域內。 2 4 ·如申請専利範園第1 5項之燃料集合髏,上述 中子減速棒之横斷面爲園形,而將2個呈對角線狀地配置 在上述燃料集合體中央部之3 X 3的格子領域內。 2 5 ·如申請專利範圔第1 5項之燃料集合體*上述 中子減速棒係一可藉爐心流置來改瓣軸方向水位之光譜移 位棒。 2 6 .如申腈專利範園第1 5項之燃料集合《,位於 較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外側爲內側之位置 ,而在與賅最外層鄰接之一層以及與此鄰接之一屠內所配 置的上述燃料棒係上述第1燃料棒。 2 7 .如申請專利範園第1 5項之燃料集合髗,上述 燃料棒之格子配列數爲10行10列。 2 8 . —種原子爐之爐心,其主要係以輕水爲冷卻材 料,其特徴在於: (a )包括多個第1燃料集合體與多個第2燃料集合 髏: (b )上述第1燃料集合髏備有被配列成正方形格子 狀之多個燃料棒以及減速材之横斷面稹較單位燃料格子'之 横斷面面稹爲大之至少1個中子減速棒,而上述燃料棒包 括多個第1燃料棒以及燃燒有效長度較上述第1燃料棒爲 短的第2燃料棒,上述第2燃料棒,於上述正方形格子狀 之燃料棒配列之最外屠中,係被配置在該最外層內之燃料 棒配»位置中除了角部以外的位置上,此外在較上述正方 形格子狀之燃料棒配列之最外層爲內側之位置,其中在與 ------------------{-----裝------ίτ------Λ (請先閱讀背面之項再塡寫·4頁) 本紙ft尺度適用中囲國家样準(CNS>甲4峴格(210 X 297公釐) "47 " A7 B7 C7 D7 六、申請專利範面 該最外層鄰接之一層内所配置之上述燃料棒中,與上述最 外層之上述第2燃料棒鄰接之燃料棒像上述第1燃料棒。 (c)上述第1燃料集合體以及第2燃料集合體,僳 分別被安裝在爐心中央部與爐心外周部,而位於爐心中央 部之上述第1燃料集合體的安裝比例較位於爐心外周部之 安裝比例為小。 29.如申請專利範圍第28項之原子爐之爐心,上 述第1燃料集合體,其中上述最外層内之上述第2燃料棒 ,係被配置在該最外層内之燃料棒配置位置中,除了角部 以及與該角部鄰接之位置以外的位置。 3 0.如申請專利範圍第2 8項之原子爐之爐心,上 述第2燃料集合體,不包括燃料有效長度較上述第1燃料 棒為短的燃料棒。 3 1.如申請專利範圍第2 8項之原子爐之爐心,上 述第2燃料集合體包括燃料有效長度較上述第1燃料棒為 短的第3燃料棒,而上述第3燃料棒之個數較上述第2燃 料棒之個數為少。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 經濟部屮央標準局员工消费合作社印製 •線. 本纸》尺度適用中因Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐) -48 -
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10930404B2 (en) 2012-06-23 2021-02-23 Global Nuclear Fuel—Americas, LLC Nuclear reactor core loading and operation strategies

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3186546B2 (ja) * 1995-10-11 2001-07-11 株式会社日立製作所 初装荷炉心
SE517867C2 (sv) * 1995-10-12 2002-07-23 Gen Electric Vattenstav i ett bränsleaggregat tillhörigt en kokvattenreaktor
US5995577A (en) * 1997-02-10 1999-11-30 General Electric Company Optimized steam vent locations for a nuclear fuel bundle
US6061416A (en) * 1997-02-13 2000-05-09 Hitachi, Ltd. Fuel assembly
JP3913386B2 (ja) 1998-02-10 2007-05-09 株式会社日立製作所 燃料集合体
JP3788045B2 (ja) * 1998-07-01 2006-06-21 株式会社日立製作所 燃料集合体
JP3977532B2 (ja) * 1998-12-24 2007-09-19 株式会社日立製作所 燃料集合体、原子炉の炉心及びチャンネルボックス
JP4099990B2 (ja) * 1999-09-29 2008-06-11 株式会社日立製作所 燃料集合体
US6735267B2 (en) 2001-12-28 2004-05-11 Hitachi, Ltd. Fuel assembly
US8559586B2 (en) 2003-12-31 2013-10-15 Global Nuclear Fuel-Americas, Llc Distributed clumping of part-length rods for a reactor fuel bundle
US20150206604A1 (en) * 2012-06-13 2015-07-23 Atomic Energy Of Canada Limited / Énergie Atomique Du Canada Limitée Fuel channel assembly and fuel bundle for a nuclear reactor
ES2644664T3 (es) * 2014-09-24 2017-11-29 Westinghouse Electric Sweden Ab Elemento combustible para un reactor nuclear de agua en ebullición
EP3059737B1 (en) * 2015-02-20 2018-01-03 Westinghouse Electric Sweden AB Fuel assembly for a nuclear boiling water reactor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0640138B2 (ja) * 1987-03-20 1994-05-25 株式会社日立製作所 燃料集合体
JP2510561B2 (ja) * 1987-03-25 1996-06-26 株式会社日立製作所 燃料集合体
US5068082A (en) * 1987-07-18 1991-11-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel assembly for nuclear reactor
DE3844595C2 (zh) * 1987-08-27 1991-05-29 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, Jp
DE3901504A1 (de) * 1988-01-23 1989-08-17 Toshiba Kawasaki Kk Brennstoffanordnung fuer kernreaktoren
JP3036810B2 (ja) * 1990-09-19 2000-04-24 株式会社日立製作所 燃料集合体
JP2954312B2 (ja) * 1990-10-05 1999-09-27 株式会社日立製作所 燃料集合体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10930404B2 (en) 2012-06-23 2021-02-23 Global Nuclear Fuel—Americas, LLC Nuclear reactor core loading and operation strategies

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Publication number Publication date
JPH05232273A (ja) 1993-09-07
JP2873132B2 (ja) 1999-03-24
US5432829A (en) 1995-07-11

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