JPH0198992A - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents
沸騰水型原子炉用燃料集合体Info
- Publication number
- JPH0198992A JPH0198992A JP62254592A JP25459287A JPH0198992A JP H0198992 A JPH0198992 A JP H0198992A JP 62254592 A JP62254592 A JP 62254592A JP 25459287 A JP25459287 A JP 25459287A JP H0198992 A JPH0198992 A JP H0198992A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel assembly
- reactivity
- fuel
- difference
- boiling water
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は燃料経済性を向上せしめた沸騰水型原子炉用燃
料集合体に関する。
料集合体に関する。
（従来の技術）
沸騰水型原子炉の炉心では、炉心下部から上方に向かう
冷却材の流れに添って冷却材中にボイドが発生するため
に、減速材の密度は炉心下部で大きく上部で小さくなる
。このために出力ビーキングが炉心下部に生じやすいの
で、これを低減することがこれまでの開発の目的であっ
た。そのために、運転中の出力分布を平坦化するような
制御棒パターンや、上下２領域に分割され上部の反応度
が下部よりも高いような燃料が提案されてきた。
冷却材の流れに添って冷却材中にボイドが発生するため
に、減速材の密度は炉心下部で大きく上部で小さくなる
。このために出力ビーキングが炉心下部に生じやすいの
で、これを低減することがこれまでの開発の目的であっ
た。そのために、運転中の出力分布を平坦化するような
制御棒パターンや、上下２領域に分割され上部の反応度
が下部よりも高いような燃料が提案されてきた。
具体的には、運転期間を通じて最も平坦であることが証
明されているＨａｌｉｎｇ分布に近い出力分布を実現す
ることが目的であづた。そのような燃料の一例である上
下方向の濃縮度・ガドリニア分布を第２図に示す。
明されているＨａｌｉｎｇ分布に近い出力分布を実現す
ることが目的であづた。そのような燃料の一例である上
下方向の濃縮度・ガドリニア分布を第２図に示す。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、近年、燃料要素の機械的強度の向上に伴ない
、必ずしも出力分布を平坦にすることは必要なくなって
きており、むしろ出力ビーキングの許容範囲内で発電コ
ストの低減のために燃料経済性を向上させることが要求
されるようになってきた。
、必ずしも出力分布を平坦にすることは必要なくなって
きており、むしろ出力ビーキングの許容範囲内で発電コ
ストの低減のために燃料経済性を向上させることが要求
されるようになってきた。
この点からみると、上記した炉心上下方向の減速材密度
の分布を燃料経済性向上の手段として利用することがで
きる。すなわち、１運転期間において、運転の開始から
中期にかけては出力分布を炉心下部で大きく運転し、末
期には出力分布を炉心上部へ移動させる。これにより、
運転中に炉心上部にプルトニウムを蓄積し、末期にこの
プルトニウムを積極的に燃焼させることができる。
の分布を燃料経済性向上の手段として利用することがで
きる。すなわち、１運転期間において、運転の開始から
中期にかけては出力分布を炉心下部で大きく運転し、末
期には出力分布を炉心上部へ移動させる。これにより、
運転中に炉心上部にプルトニウムを蓄積し、末期にこの
プルトニウムを積極的に燃焼させることができる。
しかしながら、前記した出力分布の平坦化を目的として
開発された燃料は、このような運転に適った設計とはな
っていない。
開発された燃料は、このような運転に適った設計とはな
っていない。
本発明はかかる点を改良し、燃料経済性を向上させた沸
騰水型原子炉用燃料集合体を提供することを目的とする
ものである。
騰水型原子炉用燃料集合体を提供することを目的とする
ものである。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明では、沸騰水型原子炉に用いられる燃料集合体を
、ある任意の境界で上下に第１および第２の二つの領域
に分割し、上部反応度から下部反応度を差し引いた上下
反応度差が正でかつ燃焼と共に増大するように設計した
。ここで上部反応度および下部反応度とは、領域の境界
位置にかかわりなく燃料集合体中央位置から上端までの
反応度を平均したものおよび下端までの反応度を平均し
たものをいう。すなわち、本発明は、任意の境界で上下
軸方向に第１の領域および第２の領域の二つの領域に分
割され、前記第１の領域および第２の領域の各々のウラ
ン濃縮度およびガドリニア濃度が、燃料集合体の上部反
応度（燃料集合体中央位置から上端までの平均反応度）
から下部反応度（燃料集合体中央位置から下端までの平
均反応度）を差し引いた上下反応度差が正でかつ燃焼と
共に増大するように分布していることを特徴とする沸騰
水型原子炉用燃料集合体に関する。
、ある任意の境界で上下に第１および第２の二つの領域
に分割し、上部反応度から下部反応度を差し引いた上下
反応度差が正でかつ燃焼と共に増大するように設計した
。ここで上部反応度および下部反応度とは、領域の境界
位置にかかわりなく燃料集合体中央位置から上端までの
反応度を平均したものおよび下端までの反応度を平均し
たものをいう。すなわち、本発明は、任意の境界で上下
軸方向に第１の領域および第２の領域の二つの領域に分
割され、前記第１の領域および第２の領域の各々のウラ
ン濃縮度およびガドリニア濃度が、燃料集合体の上部反
応度（燃料集合体中央位置から上端までの平均反応度）
から下部反応度（燃料集合体中央位置から下端までの平
均反応度）を差し引いた上下反応度差が正でかつ燃焼と
共に増大するように分布していることを特徴とする沸騰
水型原子炉用燃料集合体に関する。
（作 用）
本発明の燃料集合体を装荷した炉心では、運転初期では
上下反応度差があまり大きくないので、沸騰水型原子炉
に固有の減速材密度分布のために、出力分布はピーキン
グの許容範囲内で炉心下部に生ずるが、燃焼と共に上下
反応度差が大きくなるので、運転末期には減速材密度分
布に打ち勝って出力分布を上部に移動させることが可能
となる。
上下反応度差があまり大きくないので、沸騰水型原子炉
に固有の減速材密度分布のために、出力分布はピーキン
グの許容範囲内で炉心下部に生ずるが、燃焼と共に上下
反応度差が大きくなるので、運転末期には減速材密度分
布に打ち勝って出力分布を上部に移動させることが可能
となる。
これにより、運転中に炉心上部にプルトニウムを蓄積し
、末期にこのプルトニウムを積極的に燃焼させることが
できる。
、末期にこのプルトニウムを積極的に燃焼させることが
できる。
（実施例）
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例である沸騰水型原子炉用燃料
集合体の上下方向の濃縮度およびガドリニア分布である
。本実施例の燃料集合体は丁度中央で上部（第１領域）
および下部（第２領域）に分割されており、濃縮度は第
１領域のほうが０．１０ｗｔ％高く、カドリニアロット
の本数は上下で等しく３本であり、濃度は第１領域のほ
うが１ 、０ｗｔ％低い。
集合体の上下方向の濃縮度およびガドリニア分布である
。本実施例の燃料集合体は丁度中央で上部（第１領域）
および下部（第２領域）に分割されており、濃縮度は第
１領域のほうが０．１０ｗｔ％高く、カドリニアロット
の本数は上下で等しく３本であり、濃度は第１領域のほ
うが１ 、０ｗｔ％低い。
第２図は出力分布平坦化を目的として設計された従来例
であるが、第１図の例と同じ位置で上下に分割されてお
り、濃縮度は第１領域の方が０．１８ｗｔ％高く、ガド
リニアロッドの本数は上下で等しく３本で、濃度は第１
領域のほうが０．５ｗｔ％低い。
であるが、第１図の例と同じ位置で上下に分割されてお
り、濃縮度は第１領域の方が０．１８ｗｔ％高く、ガド
リニアロッドの本数は上下で等しく３本で、濃度は第１
領域のほうが０．５ｗｔ％低い。
これら二つの燃料の上下反応度差を第３図に示す。第３
図において、３１が本発明の実施例、３２が従来例であ
る。従来例では全燃焼期間を通じて約２．５％△ｋの一
定の上下反応度差であるのに対して、本発明の実施例で
は、燃焼初期では１．３％△に１本期付近では３．０％
△ｋとなっている。
図において、３１が本発明の実施例、３２が従来例であ
る。従来例では全燃焼期間を通じて約２．５％△ｋの一
定の上下反応度差であるのに対して、本発明の実施例で
は、燃焼初期では１．３％△に１本期付近では３．０％
△ｋとなっている。
次に、これらの燃料を各々全炉心に装荷したときの軸方
向出力分布を第４図（運転初期）および第５図（運転末
期）に示す。これらの図において、−〇 − ４１および５１が本発明の実施例を、４２および５２が
従来例を示す。従来例では全運転期間を通じて非常に平
坦な出力分布となっているのに対して、本発明の実施例
では運転初期では炉心下部にピークが、末期には上部に
ピークが生じている。このように出力分布が制御される
結果、本発明の実施例では従来例に比べて０．０４ｗｔ
％低い平均濃縮度で同一期間原子炉を運転することが可
能である。これは天然ウラン資源の利用効率として約２
％の向上に相当する。
向出力分布を第４図（運転初期）および第５図（運転末
期）に示す。これらの図において、−〇 − ４１および５１が本発明の実施例を、４２および５２が
従来例を示す。従来例では全運転期間を通じて非常に平
坦な出力分布となっているのに対して、本発明の実施例
では運転初期では炉心下部にピークが、末期には上部に
ピークが生じている。このように出力分布が制御される
結果、本発明の実施例では従来例に比べて０．０４ｗｔ
％低い平均濃縮度で同一期間原子炉を運転することが可
能である。これは天然ウラン資源の利用効率として約２
％の向上に相当する。
第１図に示した本発明の実施例は燃料集合体の丁度中央
で上下に分割した場合であったが、次に、境界位置を変
えた場合について説明する。
で上下に分割した場合であったが、次に、境界位置を変
えた場合について説明する。
第６図は、濃縮度およびガドリニアの分布を工夫して上
下反応度差が第７図の斜線の範囲内に入るようにした燃
料集合体の、従来例（第２図）に対する天然ウラン資源
有効利用率の改善率である。
下反応度差が第７図の斜線の範囲内に入るようにした燃
料集合体の、従来例（第２図）に対する天然ウラン資源
有効利用率の改善率である。
上下の境界位置が下端からその全長の４／１２〜１０／
１２の範囲にある場合にかぎって改善することができた
。なお、第７図では、上下の境界位置がどこであろうと
、燃料集合体の中央から上端までの反応度の平均値を上
部反応度、燃料集合体の中央から下端までの反応度の平
均値を下部反応度と称し、その差を上下反応度差と定義
している。同図かられかるとおり、天然ウラン資源をよ
り効率的に利用するためには、上下反応度差は運転初期
で１．０〜１．５％△ｋの範囲内にあり、燃焼とともに
増大し、運転末期付近では１，５〜３．０％八へＩ７）
範囲にあることが必要である。初期における上下反応度
差が、この範囲よりも小さい場合には出力が炉心下部で
大きくなり過ぎるし、逆に大きいと十分に炉心下部に出
力を生じさせることができずプルトニウムを蓄積するこ
とができない。また、運転末期の上下反応度差が、この
範囲よりも小さいと十分に炉心上部に出力を生じさせる
ことができないので蓄積したプルトニウムを燃焼させる
ことができず、一方、大きいと炉心上部における出力ピ
ークが大きくなり過ぎる。
１２の範囲にある場合にかぎって改善することができた
。なお、第７図では、上下の境界位置がどこであろうと
、燃料集合体の中央から上端までの反応度の平均値を上
部反応度、燃料集合体の中央から下端までの反応度の平
均値を下部反応度と称し、その差を上下反応度差と定義
している。同図かられかるとおり、天然ウラン資源をよ
り効率的に利用するためには、上下反応度差は運転初期
で１．０〜１．５％△ｋの範囲内にあり、燃焼とともに
増大し、運転末期付近では１，５〜３．０％八へＩ７）
範囲にあることが必要である。初期における上下反応度
差が、この範囲よりも小さい場合には出力が炉心下部で
大きくなり過ぎるし、逆に大きいと十分に炉心下部に出
力を生じさせることができずプルトニウムを蓄積するこ
とができない。また、運転末期の上下反応度差が、この
範囲よりも小さいと十分に炉心上部に出力を生じさせる
ことができないので蓄積したプルトニウムを燃焼させる
ことができず、一方、大きいと炉心上部における出力ピ
ークが大きくなり過ぎる。
［発明の効果］
以上述べてきたように、本発明に基づいて沸騰水型原子
炉に用いられる燃料集合体を任意の境界で上下２領域に
分割し、上下反応度差が正で、かつ燃焼とともに増大す
るように上記２領域の濃縮度およびガドリニア分布を配
分すれば、これを装荷した炉心の出力分布を、運転初期
から中期にかけては下部ピークに、末期では上部ピーク
にすることが可能となる。これによって、天然ウラン資
源の利用効率を向上させることができる。
炉に用いられる燃料集合体を任意の境界で上下２領域に
分割し、上下反応度差が正で、かつ燃焼とともに増大す
るように上記２領域の濃縮度およびガドリニア分布を配
分すれば、これを装荷した炉心の出力分布を、運転初期
から中期にかけては下部ピークに、末期では上部ピーク
にすることが可能となる。これによって、天然ウラン資
源の利用効率を向上させることができる。
なお、上端あるいは下端に低濃縮度ブランケットを配置
した燃料集合体においては、第１および第２領域は、ブ
ランケット部を除く部分について分割したものであり、
上下反応度差もブランケット部を除く部分について定義
する。
した燃料集合体においては、第１および第２領域は、ブ
ランケット部を除く部分について分割したものであり、
上下反応度差もブランケット部を除く部分について定義
する。
第１図は本発明の一実施例である燃料集合体の濃縮度お
よび力下リニア軸方向分布を示ず図、第２図は従来設計
された燃料集合体の濃縮度およびガドリニア軸方向分布
を示す図、第３図は第１図および第２図に示す各燃料集
合体の運転期間中の上下反応度差の変化を示す図、第４
図および第５図は上記各燃料を炉心に装荷したときの運
転初期の軸方向出力分布および運転末期の軸方向出力分
布をそれぞれ示す図、第６図は上下反応度差が第７図の
斜線範囲に入るようにした燃料集合体の上下境界位置と
ウラン資源利用効率との関係を示す、図、第７図は本発
明の燃料集合体における運転期間中の上下反応度差を示
す図である。 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか
１名）
よび力下リニア軸方向分布を示ず図、第２図は従来設計
された燃料集合体の濃縮度およびガドリニア軸方向分布
を示す図、第３図は第１図および第２図に示す各燃料集
合体の運転期間中の上下反応度差の変化を示す図、第４
図および第５図は上記各燃料を炉心に装荷したときの運
転初期の軸方向出力分布および運転末期の軸方向出力分
布をそれぞれ示す図、第６図は上下反応度差が第７図の
斜線範囲に入るようにした燃料集合体の上下境界位置と
ウラン資源利用効率との関係を示す、図、第７図は本発
明の燃料集合体における運転期間中の上下反応度差を示
す図である。 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか
１名）
Claims (4)
- （１）任意の境界で上下軸方向に第１の領域および第２
の領域の二つの領域に分割され、前記第１の領域および
第２の領域の各々のウラン濃縮度およびガドリニア濃度
が、燃料集合体の上部反応度（燃料集合体中央位置から
上端までの平均反応度）から下部反応度（燃料集合体中
央位置から下端までの平均反応度）を差し引いた上下反
応度差が正でかつ燃焼と共に増大するように分布してい
ることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。 - （２）前記反応度差が、運転初期で１．０〜１．５％△
ｋ、運転末期付近で１．５〜３．０％△ｋである特許請
求の範囲第１項記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 - （３）前記第１領域の濃縮度が前記第２領域の濃縮度よ
りも高く、前記第１領域のガドリニア濃度が前記第２領
域のガドリニア濃度よりも低い特許請求の範囲第１項記
載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 - （４）境界が燃料集合体の下端から全長の４／１２〜１
０／１２の位置にある特許請求の範囲第１項記載の沸騰
水型原子炉用燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254592A JP2557414B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254592A JP2557414B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0198992A true JPH0198992A (ja) | 1989-04-17 |
| JP2557414B2 JP2557414B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17267182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62254592A Expired - Lifetime JP2557414B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2557414B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017156291A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 燃料集合体及びそれを装荷する炉心 |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP62254592A patent/JP2557414B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017156291A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 燃料集合体及びそれを装荷する炉心 |
| WO2017149864A1 (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 燃料集合体及びそれを装荷する炉心 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2557414B2 (ja) | 1996-11-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070905 Year of fee payment: 11 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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