JPH0227638B2 - - Google Patents
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- JPH0227638B2 JPH0227638B2 JP56082082A JP8208281A JPH0227638B2 JP H0227638 B2 JPH0227638 B2 JP H0227638B2 JP 56082082 A JP56082082 A JP 56082082A JP 8208281 A JP8208281 A JP 8208281A JP H0227638 B2 JPH0227638 B2 JP H0227638B2
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- Japan
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- fuel
- fuel assembly
- gadolinia
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Classifications
-
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は沸騰水型原子炉に係る。
沸騰水型原子炉の燃料集合体は一般に次の如く
構成されている。すなわち、被覆管内に二酸化ウ
ラン等から成る多数の燃料ペレツトを充填封入し
て成る多数本の燃料棒を、チヤンネルボツクス内
に規則正しく配置収容し、チヤンネルボツクス上
部、下部に設けたタイプレートによつて支持して
構成されている。なお、各燃料棒は軸方向中間数
箇所に設けたスペーサにより配置間隔を保持され
ている。
構成されている。すなわち、被覆管内に二酸化ウ
ラン等から成る多数の燃料ペレツトを充填封入し
て成る多数本の燃料棒を、チヤンネルボツクス内
に規則正しく配置収容し、チヤンネルボツクス上
部、下部に設けたタイプレートによつて支持して
構成されている。なお、各燃料棒は軸方向中間数
箇所に設けたスペーサにより配置間隔を保持され
ている。
上記構成の燃料集合体は、多数本規則正しく配
列されて炉心の一部を形成する。
列されて炉心の一部を形成する。
冷却材はチヤンネルボツクス内を上昇する間に
燃料棒から除熱し、冷却材自身は昇温し冷却材中
には昇温による蒸気発生によりボイドが発生す
る。そしてこのボイドの分布は、第１図に示すよ
うに燃料集合体下部において小で上部に向つて連
続的に大となつている。また、ボイドが存在する
と冷却材の見掛けの密度は小となるため、見掛け
の密度は第２図に示すように燃料集合体下部にお
いて大で上部に向つて連続的に小となつている。
なお、第１図、第２図において縦軸は燃料集合体
軸方向位置、第１図の横軸はボイド率、第２図の
横軸は燃料集合体入口における冷却材密度を１と
する相対密度をそれぞれ示す。
燃料棒から除熱し、冷却材自身は昇温し冷却材中
には昇温による蒸気発生によりボイドが発生す
る。そしてこのボイドの分布は、第１図に示すよ
うに燃料集合体下部において小で上部に向つて連
続的に大となつている。また、ボイドが存在する
と冷却材の見掛けの密度は小となるため、見掛け
の密度は第２図に示すように燃料集合体下部にお
いて大で上部に向つて連続的に小となつている。
なお、第１図、第２図において縦軸は燃料集合体
軸方向位置、第１図の横軸はボイド率、第２図の
横軸は燃料集合体入口における冷却材密度を１と
する相対密度をそれぞれ示す。
而して、燃料の反応度は冷却材の密度に比例す
るから、燃料集合体の反応度はその下部において
大であり上部に向つて連続的に小となる。このた
め、燃料集合体下部において出力分布のピークを
生じ、燃料集合体の健全性がそこなわれるおそれ
がある。
るから、燃料集合体の反応度はその下部において
大であり上部に向つて連続的に小となる。このた
め、燃料集合体下部において出力分布のピークを
生じ、燃料集合体の健全性がそこなわれるおそれ
がある。
従来から前記出力分布のピークを抑制するため
に、燃料集合体下部に対向する位置まで制御棒を
挿入して運転することが知られているが、このよ
うにする時は浅く挿入された制御棒の先端近傍に
おいて、ボイドの発生が抑制されているためその
部分の冷却材密度が大となり、制御棒を引抜いた
時、大きな出力分布のピークを生じるおそれがあ
る。
に、燃料集合体下部に対向する位置まで制御棒を
挿入して運転することが知られているが、このよ
うにする時は浅く挿入された制御棒の先端近傍に
おいて、ボイドの発生が抑制されているためその
部分の冷却材密度が大となり、制御棒を引抜いた
時、大きな出力分布のピークを生じるおそれがあ
る。
また、冷却材流量の調整により、燃料集合体の
軸方向出力分布を調整する方法も行われている
が、この方法による調整能力は比較的小さく、上
記の危険を伴う制御棒の挿抜と併用するのが普通
である。
軸方向出力分布を調整する方法も行われている
が、この方法による調整能力は比較的小さく、上
記の危険を伴う制御棒の挿抜と併用するのが普通
である。
そこで前記の制御棒の挿入、冷却材流量の調整
によることなく、軸方向出力分布を改善する手段
として、第３図Ａに示すように燃料棒内に充填封
入される燃料ペレツトに含まれる核分裂性物質例
えばウラン235の量を、上方のペレツトでは大と
し、下方のペレツトでは小としたり、または同図
Ｂに示すように燃料ペレツト中に含まれる可燃性
毒物例えばガドリニアの量を、上方ペレツトでは
小とし、下方のペレツトでは大としたりすること
が行われている。なお、第３図Ａ，Ｂにおいて縦
軸は燃料集合体軸方向位置、同図Ａの横軸はウラ
ン235含有量、同図Ｂの横軸はガドリニア含有量
をそれぞれ示す。上記の如くすることにより、制
御棒の操作、冷却材流量の調整を行うことなく軸
方向出力分布を改善し得る。
によることなく、軸方向出力分布を改善する手段
として、第３図Ａに示すように燃料棒内に充填封
入される燃料ペレツトに含まれる核分裂性物質例
えばウラン235の量を、上方のペレツトでは大と
し、下方のペレツトでは小としたり、または同図
Ｂに示すように燃料ペレツト中に含まれる可燃性
毒物例えばガドリニアの量を、上方ペレツトでは
小とし、下方のペレツトでは大としたりすること
が行われている。なお、第３図Ａ，Ｂにおいて縦
軸は燃料集合体軸方向位置、同図Ａの横軸はウラ
ン235含有量、同図Ｂの横軸はガドリニア含有量
をそれぞれ示す。上記の如くすることにより、制
御棒の操作、冷却材流量の調整を行うことなく軸
方向出力分布を改善し得る。
ところが、上記の手段により軸方向出力分布の
改善をはかつた場合、各燃料集合体について核分
裂性物質または可燃性毒物の軸方向分布の境界Ｃ
の位置が揃つているため、その境界の上方と下方
とでは燃料集合体の反応度が段階的に大きく異る
こととなる。
改善をはかつた場合、各燃料集合体について核分
裂性物質または可燃性毒物の軸方向分布の境界Ｃ
の位置が揃つているため、その境界の上方と下方
とでは燃料集合体の反応度が段階的に大きく異る
こととなる。
しかるにボイド分布は第１図に示したように、
燃料集合体下部より上部に向つて連続的に漸増し
ているものであるから、第３図Ａ，Ｂに示すよう
に構成した燃料集合体にあつては、その軸方向出
力分布は前記境界Ｃの位置で大きく歪み、第４図
乃至第６図に示すようになる。燃料サイクルの途
中で前記の歪んだ部分で大きな出力ピークを生
じ、燃料集合体の健全性がそこなわれるおそれが
あつた。これは、前記従来の手段において、ボイ
ドによる軸方向に連続的に変化する反応度損失
を、燃料集合体の境界Ｃにおける反応度の不連続
な変化により補おうとするためである。なお、第
４図乃至第６図において、縦軸は燃料集合体軸方
向位置、横軸は出力密度を示し、第４図は炉心燃
焼サイクル初期、第５図は中期、第６図は末期を
それぞれ示す。
燃料集合体下部より上部に向つて連続的に漸増し
ているものであるから、第３図Ａ，Ｂに示すよう
に構成した燃料集合体にあつては、その軸方向出
力分布は前記境界Ｃの位置で大きく歪み、第４図
乃至第６図に示すようになる。燃料サイクルの途
中で前記の歪んだ部分で大きな出力ピークを生
じ、燃料集合体の健全性がそこなわれるおそれが
あつた。これは、前記従来の手段において、ボイ
ドによる軸方向に連続的に変化する反応度損失
を、燃料集合体の境界Ｃにおける反応度の不連続
な変化により補おうとするためである。なお、第
４図乃至第６図において、縦軸は燃料集合体軸方
向位置、横軸は出力密度を示し、第４図は炉心燃
焼サイクル初期、第５図は中期、第６図は末期を
それぞれ示す。
さて、従来燃料経剤性向上、炉心径方向出力分
布平坦化等を目的として、構成の異なる複数種類
の燃料集合体を炉心に装荷する設計がなされてい
る。前記の問題は単一種類の燃料集合体を装荷し
た炉心についてのものであるが、上記の複数種類
の燃料集合体を装荷した炉心にもそのまま生じ
る。
布平坦化等を目的として、構成の異なる複数種類
の燃料集合体を炉心に装荷する設計がなされてい
る。前記の問題は単一種類の燃料集合体を装荷し
た炉心についてのものであるが、上記の複数種類
の燃料集合体を装荷した炉心にもそのまま生じ
る。
本発明は上記の事情に基きなされたもので、構
成の異る複数種類の燃料集合体を装荷した炉心に
おいて、軸方向出力分布に歪を生じることのない
沸騰水型原子炉を得ることを目的としている。
成の異る複数種類の燃料集合体を装荷した炉心に
おいて、軸方向出力分布に歪を生じることのない
沸騰水型原子炉を得ることを目的としている。
本発明においては、燃料集合体相互間において
核分裂性物質または可燃性毒物含有量の境界が異
る如くして前記目的を達成している。
核分裂性物質または可燃性毒物含有量の境界が異
る如くして前記目的を達成している。
以下、図面につき本発明の詳細を説明する。第
７図において、燃料集合体１は断面正方形のチヤ
ンネルボツクス２内に規則正しく格子状に配置さ
れた62本の燃料棒３と、チヤンネルボツクス２の
一つの対角線中央に２本隣接して配置された水棒
４とを有する。なお、５は隣接する４体の燃料集
合体１組につき１本配置された十字状制御棒を示
す。
７図において、燃料集合体１は断面正方形のチヤ
ンネルボツクス２内に規則正しく格子状に配置さ
れた62本の燃料棒３と、チヤンネルボツクス２の
一つの対角線中央に２本隣接して配置された水棒
４とを有する。なお、５は隣接する４体の燃料集
合体１組につき１本配置された十字状制御棒を示
す。
上記構成の燃料集合体において、燃料棒３は燃
料ペレツトの組成により構成の異る数種類のもの
が使用される。第８図は初装荷炉心に装荷する３
種類の燃料集合体を示している。平均濃縮度は燃
料集合体１ａ，１ｂ，１ｃの順に低くされてお
り、余剰の反応度をおさえるため、燃料集合体１
ａにはガドリニア棒g1，g2、同１ｂにはガドリニ
ア棒g3，g4が配置され、同１ｃにはガドリニア棒
は配置されていない。それぞれの燃料棒の濃縮度
分布は軸方向には一様である一方、燃料集合体１
ａに挿入したガドリニア棒g1は、下部1/3がガド
リニアG2w／ｏ、上部2/3がG1w／ｏ（G2＞G1）、
ガドリニア棒g2はガドリニアG2w／ｏに相当する
部分をガドリニアG1w／ｏ（重量パーセント）と
し、燃料集合体１ｂに挿入したガドリニア棒g3は
その全長にわたりガドリニアG1w／ｏ、同g4は下
部2/3までをガドリニアG1w／ｏとしてある。
料ペレツトの組成により構成の異る数種類のもの
が使用される。第８図は初装荷炉心に装荷する３
種類の燃料集合体を示している。平均濃縮度は燃
料集合体１ａ，１ｂ，１ｃの順に低くされてお
り、余剰の反応度をおさえるため、燃料集合体１
ａにはガドリニア棒g1，g2、同１ｂにはガドリニ
ア棒g3，g4が配置され、同１ｃにはガドリニア棒
は配置されていない。それぞれの燃料棒の濃縮度
分布は軸方向には一様である一方、燃料集合体１
ａに挿入したガドリニア棒g1は、下部1/3がガド
リニアG2w／ｏ、上部2/3がG1w／ｏ（G2＞G1）、
ガドリニア棒g2はガドリニアG2w／ｏに相当する
部分をガドリニアG1w／ｏ（重量パーセント）と
し、燃料集合体１ｂに挿入したガドリニア棒g3は
その全長にわたりガドリニアG1w／ｏ、同g4は下
部2/3までをガドリニアG1w／ｏとしてある。
結局、燃料集合体１ａと同１ｂとでは、挿入ガ
ドリニア棒本数を異らしめてあり、またその濃度
の境界位置が異らしめてあることとなる。
ドリニア棒本数を異らしめてあり、またその濃度
の境界位置が異らしめてあることとなる。
これら三種の燃料集合体をほぼ同数比ずつ炉心
に装荷した時の炉心軸方向出力分布を第９図に示
す。この図において実線P1はガドリニア分布境
界が揃つている従来の出力分布で第４図乃至第６
図に示したものと同じであり、破線P2は本発明
により境界をC1，C2とした燃料集合体１ａ，１
ｂによる出力分布である。この図から明らかなよ
うに、本発明によれば出力分布のピークはほぼ完
全におさえられる。
に装荷した時の炉心軸方向出力分布を第９図に示
す。この図において実線P1はガドリニア分布境
界が揃つている従来の出力分布で第４図乃至第６
図に示したものと同じであり、破線P2は本発明
により境界をC1，C2とした燃料集合体１ａ，１
ｂによる出力分布である。この図から明らかなよ
うに、本発明によれば出力分布のピークはほぼ完
全におさえられる。
前記の例では、２種類の燃料集合体について軸
方向ガドリニア分布の境界位置を異らしめている
が、３種類以上の燃料集合体にしても本発明を適
用することができる。この場合にあつては、軸方
向出力分布のピークの抑制は一そう良好となる。
また、前記の例ではガドリニア分布のみにより軸
方向出力分布の調整をはかつているが、ウラン
235の濃縮度分布を使用する場合および前記両者
を併用する場合においても本発明を適用すること
ができる。第１０図はその一例を示す。燃料集合
体１Ａ〜１Ｃにおいて、軸方向位置の異る境界
a1，a2，a3の上下でウラン235、ガドリニアの含
有量が異つている。第１０図Ａ，Ｂにおいて燃料
集合体１Ａ〜１Ｃは模式的に示され、それらの縦
軸は燃料集合体軸方向位置、同図Ａの横軸はウラ
ン235含有量、同図Ｂの横軸はガドリニア含有量
をそれぞれ示している。
方向ガドリニア分布の境界位置を異らしめている
が、３種類以上の燃料集合体にしても本発明を適
用することができる。この場合にあつては、軸方
向出力分布のピークの抑制は一そう良好となる。
また、前記の例ではガドリニア分布のみにより軸
方向出力分布の調整をはかつているが、ウラン
235の濃縮度分布を使用する場合および前記両者
を併用する場合においても本発明を適用すること
ができる。第１０図はその一例を示す。燃料集合
体１Ａ〜１Ｃにおいて、軸方向位置の異る境界
a1，a2，a3の上下でウラン235、ガドリニアの含
有量が異つている。第１０図Ａ，Ｂにおいて燃料
集合体１Ａ〜１Ｃは模式的に示され、それらの縦
軸は燃料集合体軸方向位置、同図Ａの横軸はウラ
ン235含有量、同図Ｂの横軸はガドリニア含有量
をそれぞれ示している。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されな
い。核分裂性物質はウラン235以外の例えばプル
トニウムの場合にも本発明を適用することができ
る。同様に可燃性毒物もガドリニアに限らず、例
えばボロン等を使用することができる。
い。核分裂性物質はウラン235以外の例えばプル
トニウムの場合にも本発明を適用することができ
る。同様に可燃性毒物もガドリニアに限らず、例
えばボロン等を使用することができる。
上記のように、本発明によれば燃料集合体の軸
方向分布が平坦化されると共に、核分裂性物質お
よびまたは可燃性毒物の含有量の境界における出
力分布の歪、従つてピークの発生は抑制され、燃
料集合体の健全性は大巾に向上される。
方向分布が平坦化されると共に、核分裂性物質お
よびまたは可燃性毒物の含有量の境界における出
力分布の歪、従つてピークの発生は抑制され、燃
料集合体の健全性は大巾に向上される。
第１図は燃料集合体の軸方向ボイド率分布を示
す線図、第２図はその軸方向冷却材密度分布を示
す線図、第３図Ａは冷却材密度分布による軸方向
出力分布のピークを抑制するための従来の燃料集
合体におけるガドリニア含有量軸方向分布を示す
線図、第３図Ｂはそのウラン235軸方向分布を示
す線図、第４図乃至第６図は前記の燃料集合体を
使用した場合におけるサイクル初期、中期、末期
の軸方向出力密度分布を示す図、第７図は本発明
における燃料集合体の一例を示す断面図、第８図
Ａは一実施例における可燃性毒物の配置を示す模
式的横断面図、同図Ｂはその模式的縦断面図、第
９図は前図に示した燃料集合体により構成した炉
心における燃料集合体の軸方向出力分布を示す線
図、第１０図Ａ，Ｂは本発明の他の実施例の模式
的縦断面図である。
す線図、第２図はその軸方向冷却材密度分布を示
す線図、第３図Ａは冷却材密度分布による軸方向
出力分布のピークを抑制するための従来の燃料集
合体におけるガドリニア含有量軸方向分布を示す
線図、第３図Ｂはそのウラン235軸方向分布を示
す線図、第４図乃至第６図は前記の燃料集合体を
使用した場合におけるサイクル初期、中期、末期
の軸方向出力密度分布を示す図、第７図は本発明
における燃料集合体の一例を示す断面図、第８図
Ａは一実施例における可燃性毒物の配置を示す模
式的横断面図、同図Ｂはその模式的縦断面図、第
９図は前図に示した燃料集合体により構成した炉
心における燃料集合体の軸方向出力分布を示す線
図、第１０図Ａ，Ｂは本発明の他の実施例の模式
的縦断面図である。
Claims (1)
- １ 燃料交換時に少くとも２種類以上の新燃料を
装荷する炉心を有するものにおいて、それぞれの
燃料集合体の軸方向位置の異る境界の上方にあつ
ては下方より可燃性毒物含有量の小さい燃料棒お
よび上方にあつては下方より核分裂性物質の含有
量の大きい燃料棒の何れか一方または双方をそれ
ぞれの燃料集合体に配置したことを特徴とする沸
騰水型原子炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56082082A JPS57197489A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Boiling-water reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56082082A JPS57197489A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Boiling-water reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57197489A JPS57197489A (en) | 1982-12-03 |
| JPH0227638B2 true JPH0227638B2 (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=13764521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56082082A Granted JPS57197489A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Boiling-water reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57197489A (ja) |
-
1981
- 1981-05-29 JP JP56082082A patent/JPS57197489A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57197489A (en) | 1982-12-03 |
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