JPH0315717B2 - - Google Patents
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- JPH0315717B2 JPH0315717B2 JP56123340A JP12334081A JPH0315717B2 JP H0315717 B2 JPH0315717 B2 JP H0315717B2 JP 56123340 A JP56123340 A JP 56123340A JP 12334081 A JP12334081 A JP 12334081A JP H0315717 B2 JPH0315717 B2 JP H0315717B2
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- Japan
- Prior art keywords
- core
- fuel
- burnup
- combustion
- gadolinia
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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
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- 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（以下BWRと呼ぶ）
の炉心部に装荷される燃料集合体に関する。
の炉心部に装荷される燃料集合体に関する。
一般に、BWRの炉心には、チヤンネルボツク
ス内に多数の燃料棒を収納した燃料集合体が多数
体配置されている。而して、前記の燃料棒は燃料
被覆管内に酸化ウラン等の燃料ペレツトを多数充
填して構成されている。
ス内に多数の燃料棒を収納した燃料集合体が多数
体配置されている。而して、前記の燃料棒は燃料
被覆管内に酸化ウラン等の燃料ペレツトを多数充
填して構成されている。
ところで、一般に原子炉では炉心周辺部や上下
部近傍では、中性子の漏洩が大きく炉心中心部に
比し、核分裂性物質や可燃性毒物の燃焼が遅れ
る。特にBWRでは、チヤンネルボツクス内を流
れる冷却材中にはボイドが発生しており、ボイド
率は炉心上部程大きく下部程小さいので、上部程
中性子の漏洩が大きく、したがつて炉心上部は中
心部に比し出力は低く、核分裂性物質や可燃性毒
物の燃焼は遅れる。第１図は燃焼サイクル終了時
のBWR炉心の燃焼分布を示している。この図か
ら炉心下部や上部の燃焼が遅れていること、特に
上部の遅れが著しいことがわかる。
部近傍では、中性子の漏洩が大きく炉心中心部に
比し、核分裂性物質や可燃性毒物の燃焼が遅れ
る。特にBWRでは、チヤンネルボツクス内を流
れる冷却材中にはボイドが発生しており、ボイド
率は炉心上部程大きく下部程小さいので、上部程
中性子の漏洩が大きく、したがつて炉心上部は中
心部に比し出力は低く、核分裂性物質や可燃性毒
物の燃焼は遅れる。第１図は燃焼サイクル終了時
のBWR炉心の燃焼分布を示している。この図か
ら炉心下部や上部の燃焼が遅れていること、特に
上部の遅れが著しいことがわかる。
可燃性毒物の含有量は、炉心の反応度調節、炉
停止余裕を見込んで定められる。可燃性毒物は炉
心の反応度を低下される作用を有するものである
から、燃焼集合体中の可燃性毒物の量は、初装荷
燃料集合体が第１回の燃焼サイクルを終了するま
でに、丁度全量が燃え尽きてしまう程度の量であ
ることが燃料の経済性にとつて望ましい。しかし
ながら、炉心内の出力分布は一様ではないので、
炉心全体の可燃性毒物が燃焼サイクル終了時に燃
え尽きるように設計することは実際上不可能であ
る。
停止余裕を見込んで定められる。可燃性毒物は炉
心の反応度を低下される作用を有するものである
から、燃焼集合体中の可燃性毒物の量は、初装荷
燃料集合体が第１回の燃焼サイクルを終了するま
でに、丁度全量が燃え尽きてしまう程度の量であ
ることが燃料の経済性にとつて望ましい。しかし
ながら、炉心内の出力分布は一様ではないので、
炉心全体の可燃性毒物が燃焼サイクル終了時に燃
え尽きるように設計することは実際上不可能であ
る。
そこで従来は、炉心中央部の燃料が最初の１サ
イクルの燃焼で達する燃焼度において、可燃性毒
物が丁度燃え尽きるようその含有量を定めてい
る。
イクルの燃焼で達する燃焼度において、可燃性毒
物が丁度燃え尽きるようその含有量を定めてい
る。
したがつて、燃焼が炉心中央に比し特に遅れる
炉心上端においては、燃焼度は、サイクル増分燃
焼度に相当するまで達しておらず、その結果初装
荷燃料集合体の上部にあつては可燃性毒物が残存
している。なお、炉心中央部の１サイクル中の増
分燃焼度は、およそ炉心平均の増分燃焼度に等し
いので、以後サイクル増分燃焼度とは炉心平均の
値を指している。第２図は従来の炉心の第１サイ
クル終了時の可燃性毒物の炉心軸方向分布図で、
この図から炉心上端部、下端部、特に上端部の可
燃性毒物残存量が大であることがわかる。
炉心上端においては、燃焼度は、サイクル増分燃
焼度に相当するまで達しておらず、その結果初装
荷燃料集合体の上部にあつては可燃性毒物が残存
している。なお、炉心中央部の１サイクル中の増
分燃焼度は、およそ炉心平均の増分燃焼度に等し
いので、以後サイクル増分燃焼度とは炉心平均の
値を指している。第２図は従来の炉心の第１サイ
クル終了時の可燃性毒物の炉心軸方向分布図で、
この図から炉心上端部、下端部、特に上端部の可
燃性毒物残存量が大であることがわかる。
可燃性毒物は反応度的には負のものであるか
ら、上記の如く大量に残留することは燃料経済性
の点で好ましくない。
ら、上記の如く大量に残留することは燃料経済性
の点で好ましくない。
炉心上部の可燃性毒物の量を中央部のそれより
小とすることによつて炉心上部においても、燃焼
サイクル終了時の可燃性毒物の残存量を小さくす
ることが可能であり、炉心上部への投入ウラン量
の減少を通じて燃料経済性の向上を図ることがで
きる。なお、上記のように炉心上部の可燃性毒物
含有量を減じれば、炉心上部の反応度が上昇する
が、炉心上部の核分裂性物質含有量を炉心中央の
それよりも減少させることにより、反応度の上昇
を抑制することができる。
小とすることによつて炉心上部においても、燃焼
サイクル終了時の可燃性毒物の残存量を小さくす
ることが可能であり、炉心上部への投入ウラン量
の減少を通じて燃料経済性の向上を図ることがで
きる。なお、上記のように炉心上部の可燃性毒物
含有量を減じれば、炉心上部の反応度が上昇する
が、炉心上部の核分裂性物質含有量を炉心中央の
それよりも減少させることにより、反応度の上昇
を抑制することができる。
第３図は燃料集合体の無限増倍率の燃焼度推移
を示す模式図であつて、これを使用して燃料集合
体上部の核分裂物質、可燃性毒物の含有量の決め
方を説明する。第３図中、破線で示した曲線C1
は従来炉心の炉心上部における無限増倍率の燃焼
度推移を示す。可燃性毒物を含む燃料集合体の無
限増倍率は燃焼の進行につれ増大し、可燃性毒物
が燃え尽きた所で図中にＰ点で示す最大値に達
し、以後燃焼の進行につれ減少する。図中、Ec
はサイクル増分燃焼度を示すものであり、可燃性
毒物はEcで燃え尽きるように設計されているの
で、この燃焼度Ecにおいて無限増倍率はほぼ最
大の値Ｐとなる。
を示す模式図であつて、これを使用して燃料集合
体上部の核分裂物質、可燃性毒物の含有量の決め
方を説明する。第３図中、破線で示した曲線C1
は従来炉心の炉心上部における無限増倍率の燃焼
度推移を示す。可燃性毒物を含む燃料集合体の無
限増倍率は燃焼の進行につれ増大し、可燃性毒物
が燃え尽きた所で図中にＰ点で示す最大値に達
し、以後燃焼の進行につれ減少する。図中、Ec
はサイクル増分燃焼度を示すものであり、可燃性
毒物はEcで燃え尽きるように設計されているの
で、この燃焼度Ecにおいて無限増倍率はほぼ最
大の値Ｐとなる。
ところで、炉心のバツチサイズをＮとした場
合、ある運転サイクルの終了時には、全炉心に装
荷された燃料のうち、燃焼のより進行した燃料が
全燃料の１／Ｎだけ取出され、新燃料と交換され
る。したがつて、Ｎサイクル以上の燃焼サイクル
を経験した炉心にあつては、燃料集合体を燃焼度
によりグループ分けすると、Ｎグループに大別す
ることができる。このような炉心はＮバツチ炉心
と呼ばれている。
合、ある運転サイクルの終了時には、全炉心に装
荷された燃料のうち、燃焼のより進行した燃料が
全燃料の１／Ｎだけ取出され、新燃料と交換され
る。したがつて、Ｎサイクル以上の燃焼サイクル
を経験した炉心にあつては、燃料集合体を燃焼度
によりグループ分けすると、Ｎグループに大別す
ることができる。このような炉心はＮバツチ炉心
と呼ばれている。
第３図のE1，E2，E3……ENは、各グループの
燃料集合体のサイクル終了時の炉心上部における
燃焼度を示している。炉心上部での燃焼は炉心平
均に比し遅れるので、燃焼サイクルを１回経験し
たグループ１の燃料集合体の炉心上部の燃焼度
E1はサイクル増分燃焼度Ecより小である。また、
E2〜ENは、燃焼サイクルを２回〜Ｎ回経験した
グループ２からグループＮの燃料集合体の炉心上
部の燃焼度であり、近似的に次のように表わされ
る。
燃料集合体のサイクル終了時の炉心上部における
燃焼度を示している。炉心上部での燃焼は炉心平
均に比し遅れるので、燃焼サイクルを１回経験し
たグループ１の燃料集合体の炉心上部の燃焼度
E1はサイクル増分燃焼度Ecより小である。また、
E2〜ENは、燃焼サイクルを２回〜Ｎ回経験した
グループ２からグループＮの燃料集合体の炉心上
部の燃焼度であり、近似的に次のように表わされ
る。
EonE1（ただしｎ＝１〜Ｎ） ……(1)
今、本発明においてはサイクル終了時の炉心上
部の可燃性毒物残存量をできるだけ小さくしよう
としている。燃焼度E1近傍で上部の可燃性毒物
が燃え尽き、無限増倍率が最大となるように燃料
集合体を構成すれば、サイクル終了時の炉心上部
の可燃性毒物残存量を最小限とすることができ
る。第３図の一点鎖線で示した曲線C2は、前記
の如くして得た無限増倍率の燃焼度推移を示す。
而して、炉心上部の燃焼度E1近傍で可燃性毒物
が燃焼し尽くすようにすることは可燃性毒物含有
量を減少させることによつて実現している。例え
ば、可燃性毒物としてガドリニアを使用する場合
には、ガドリニアの濃度WGd（重量％）とガドリ
ニアが燃え尽きる燃焼度EGd（GWD／MT）との
間には、近似的に次の関係が成立する。
部の可燃性毒物残存量をできるだけ小さくしよう
としている。燃焼度E1近傍で上部の可燃性毒物
が燃え尽き、無限増倍率が最大となるように燃料
集合体を構成すれば、サイクル終了時の炉心上部
の可燃性毒物残存量を最小限とすることができ
る。第３図の一点鎖線で示した曲線C2は、前記
の如くして得た無限増倍率の燃焼度推移を示す。
而して、炉心上部の燃焼度E1近傍で可燃性毒物
が燃焼し尽くすようにすることは可燃性毒物含有
量を減少させることによつて実現している。例え
ば、可燃性毒物としてガドリニアを使用する場合
には、ガドリニアの濃度WGd（重量％）とガドリ
ニアが燃え尽きる燃焼度EGd（GWD／MT）との
間には、近似的に次の関係が成立する。
EGdａ・WGd ……(2)
ただし、ａは比例定数で、ａ２（GWD／
MT／重量％）である。
MT／重量％）である。
したがつて、上式(2)からＱ点の燃焼度E1にお
いて燃え尽きるガドリニアの含有量を求めること
ができる。
いて燃え尽きるガドリニアの含有量を求めること
ができる。
また、炉心上部における可燃性毒物の量を減少
させると、炉心上部の無限増倍率を上昇させる効
果があることは前述した通りであるが、炉心上部
の核分裂性物質含有量を減少させて前記の上昇を
抑制している。例えば、核分裂物質としてウラン
235を使用する場合には、ウラン235の濃縮度と無
限増倍率との間には次の関係がある。すなわち、
ウラン235の平均濃縮度が（重量％）の燃料集
合体の無限増倍率Ｋを、ΔK（％ΔK）だけ変化さ
せるのに必要な濃縮度の変化Δe（重量％）は次式
(3)によつて近似的に与えられる。
させると、炉心上部の無限増倍率を上昇させる効
果があることは前述した通りであるが、炉心上部
の核分裂性物質含有量を減少させて前記の上昇を
抑制している。例えば、核分裂物質としてウラン
235を使用する場合には、ウラン235の濃縮度と無
限増倍率との間には次の関係がある。すなわち、
ウラン235の平均濃縮度が（重量％）の燃料集
合体の無限増倍率Ｋを、ΔK（％ΔK）だけ変化さ
せるのに必要な濃縮度の変化Δe（重量％）は次式
(3)によつて近似的に与えられる。
Δeｂ・ΔK ……(3)
ただし、ｂは比例定数で、ｂ0.1（重量％／％
ΔK）である。
ΔK）である。
したがつて、式(3)により核分裂物質の含有量を
求めることにより、無限増倍率の上昇を抑制する
ことができる。第３図中実線で示した曲線C3は、
上記の如くして式(2)、式(3)により求めた無限増倍
率の燃焼度推移を示す。
求めることにより、無限増倍率の上昇を抑制する
ことができる。第３図中実線で示した曲線C3は、
上記の如くして式(2)、式(3)により求めた無限増倍
率の燃焼度推移を示す。
上記の曲線C3は曲線C1と以下の関係を有する
ものとすることが望ましい。すなわち、第３図の
曲線C1と同C3に囲まれた区域を燃焼度E1〜ENの
各点において縦軸方向に分割し、各区画の中曲線
C3が上方にある部分の面積を燃焼度の低い方か
らA1，A2下にある部分または区画の面積を燃焼
度の低い方からS1，S2……SNとする時、面積A1，
A2は本発明により従来よりも無限増倍率が増大
した領域であり、S1〜SNは減少した領域である。
したがつて、Ｎバツチ炉心に対して曲線C1と同
C3との間に近似的に、 A1＋A2 N 〓n=1 So ……(4) が成立するようにすれば、曲線C3の無限増倍率
を図中Ｎ個のグループに分け、サイクル増分燃焼
度の任意の点でＮ個の平均をとつたものと同様
に、曲線C1の無限増倍率についてもＮ個の平均
をとつたものとほぼ等しくすることができる。す
なわち、炉心上部において、曲線C3の無限増倍
率を有する燃料集合体からなる炉心は、従来の炉
心と特性をほとんど等しくなし得る。
ものとすることが望ましい。すなわち、第３図の
曲線C1と同C3に囲まれた区域を燃焼度E1〜ENの
各点において縦軸方向に分割し、各区画の中曲線
C3が上方にある部分の面積を燃焼度の低い方か
らA1，A2下にある部分または区画の面積を燃焼
度の低い方からS1，S2……SNとする時、面積A1，
A2は本発明により従来よりも無限増倍率が増大
した領域であり、S1〜SNは減少した領域である。
したがつて、Ｎバツチ炉心に対して曲線C1と同
C3との間に近似的に、 A1＋A2 N 〓n=1 So ……(4) が成立するようにすれば、曲線C3の無限増倍率
を図中Ｎ個のグループに分け、サイクル増分燃焼
度の任意の点でＮ個の平均をとつたものと同様
に、曲線C1の無限増倍率についてもＮ個の平均
をとつたものとほぼ等しくすることができる。す
なわち、炉心上部において、曲線C3の無限増倍
率を有する燃料集合体からなる炉心は、従来の炉
心と特性をほとんど等しくなし得る。
本発明は上記の知見に基づきなされたもので、
炉心の健全性、燃焼特性を損なうことなく、燃料
の経済性を向上させ得る沸騰水型原子炉を提供す
る。
炉心の健全性、燃焼特性を損なうことなく、燃料
の経済性を向上させ得る沸騰水型原子炉を提供す
る。
以下、第４図以下につき本発明の詳細を説明す
る。第４図において、符号１は１個のみを図示し
た４体１組の燃料集合体２の十字状間隙に挿抜自
在に挿入された十字状制御棒である。また、燃料
集合体２は断面ほぼ正方形状のチヤンネルボツク
ス３内に、一方の対角線上の対角線交点を挟んで
隣接する位置を除き例えば62本の燃料棒４を格子
状に配置し、前記対角線交点を挟んで隣接する位
置にはそれぞれ水棒５を配置して構成されてい
る。各燃料棒４は、第５図に示すように燃料被覆
管６内に多数の燃料ペレツト７を挿入充填し、燃
料被覆管６上下端を端栓８，９により密封して構
成されている。なお、被覆管６上部にはプレナム
１０が形成され、燃料ペレツト７にはプレナム内
に配置したばね１１によりばね力が加えられてい
る。
る。第４図において、符号１は１個のみを図示し
た４体１組の燃料集合体２の十字状間隙に挿抜自
在に挿入された十字状制御棒である。また、燃料
集合体２は断面ほぼ正方形状のチヤンネルボツク
ス３内に、一方の対角線上の対角線交点を挟んで
隣接する位置を除き例えば62本の燃料棒４を格子
状に配置し、前記対角線交点を挟んで隣接する位
置にはそれぞれ水棒５を配置して構成されてい
る。各燃料棒４は、第５図に示すように燃料被覆
管６内に多数の燃料ペレツト７を挿入充填し、燃
料被覆管６上下端を端栓８，９により密封して構
成されている。なお、被覆管６上部にはプレナム
１０が形成され、燃料ペレツト７にはプレナム内
に配置したばね１１によりばね力が加えられてい
る。
而して、これらの燃料棒は、上部と下部とでは
核分裂物質であるウラン235、可燃性毒物の含有
量が異なるものが数種類使用されている。第４図
中、各燃料棒に付したローマ数字は燃料棒の種別
を示す。第６図は各種別の燃料棒の構造を模式的
に示す。すなわち、、、、の燃料棒は核
分裂物質としてのウラン235含有量3.9w／ｏ（重
量％）、2.5w／ｏ、2.2w／ｏ、1.7w／ｏの燃料ペ
レツトを充填して成るものであり、いずれもウラ
ン235の含有量は燃料有効長全長に亘つて均一で
ある。また、、およびの燃料棒は、境界１
２の上下においてウラン235の含有量の異なる燃
料ペレツトが充填されている。の燃料棒では境
界１２上方にはウラン235 3.3w／ｏ、下方には
3.9w／ｏ、の燃料棒では上方には2.9w／ｏ、
下方には3.3w／ｏ、の燃料棒では上方に
2.5w／ｏ、下方に2.9w／ｏのペレツトがそれぞ
れ充填されている。上記から明らかなようにこれ
ら燃料棒では、上部のウラン235含有量が下部の
それより境界１２を境にして小とされている。
核分裂物質であるウラン235、可燃性毒物の含有
量が異なるものが数種類使用されている。第４図
中、各燃料棒に付したローマ数字は燃料棒の種別
を示す。第６図は各種別の燃料棒の構造を模式的
に示す。すなわち、、、、の燃料棒は核
分裂物質としてのウラン235含有量3.9w／ｏ（重
量％）、2.5w／ｏ、2.2w／ｏ、1.7w／ｏの燃料ペ
レツトを充填して成るものであり、いずれもウラ
ン235の含有量は燃料有効長全長に亘つて均一で
ある。また、、およびの燃料棒は、境界１
２の上下においてウラン235の含有量の異なる燃
料ペレツトが充填されている。の燃料棒では境
界１２上方にはウラン235 3.3w／ｏ、下方には
3.9w／ｏ、の燃料棒では上方には2.9w／ｏ、
下方には3.3w／ｏ、の燃料棒では上方に
2.5w／ｏ、下方に2.9w／ｏのペレツトがそれぞ
れ充填されている。上記から明らかなようにこれ
ら燃料棒では、上部のウラン235含有量が下部の
それより境界１２を境にして小とされている。
また、の燃料棒では、ウラン235の含有量は
全長に亘り2.9w／ｏとされているが、境界１２
上方のペレツトは可燃性毒物としてのガドリニア
含有量3.5w／ｏ、下方のペレツトはガドリニア
含有量4.5w／ｏとして、上部のガドリニア含有
量を小としてある。なお、〜、の燃料棒に
おける境界１２は、燃料集合体２の下端からその
全長の3/4以上の点に位置されているのが望まし
い。
全長に亘り2.9w／ｏとされているが、境界１２
上方のペレツトは可燃性毒物としてのガドリニア
含有量3.5w／ｏ、下方のペレツトはガドリニア
含有量4.5w／ｏとして、上部のガドリニア含有
量を小としてある。なお、〜、の燃料棒に
おける境界１２は、燃料集合体２の下端からその
全長の3/4以上の点に位置されているのが望まし
い。
上記の如く構成した燃料集合体においては、上
部のウラン235の含有量が下部のそれより小であ
る種別、、の燃料棒と、上部のガドリニア
含有量が下部のそれより小である燃料棒が装荷さ
れているので、炉心に装荷されるウラン235の節
約が図られ、かつ燃焼サイクル終了時に上部に残
留するガドリニア量を小とすることができる。し
たがつて、燃料の健全性を向上させることができ
る。
部のウラン235の含有量が下部のそれより小であ
る種別、、の燃料棒と、上部のガドリニア
含有量が下部のそれより小である燃料棒が装荷さ
れているので、炉心に装荷されるウラン235の節
約が図られ、かつ燃焼サイクル終了時に上部に残
留するガドリニア量を小とすることができる。し
たがつて、燃料の健全性を向上させることができ
る。
第７図は上記の効果を確認するために行なつた
詳細な計算結果を示す。この図は、設計計算コー
ドにより解析した計算結果を基に作成したもの
で、実線で示した曲線C4は燃焼サイクル終了時
の本発明による炉心の残存ガドリニア量の軸方向
分布、点線で示した曲線C5は従来の炉心の残存
ガドリニア量の軸方向分布であり、この図から本
発明により燃焼サイクル終了時の残存ガドリニア
量が減少されていることがわかる。
詳細な計算結果を示す。この図は、設計計算コー
ドにより解析した計算結果を基に作成したもの
で、実線で示した曲線C4は燃焼サイクル終了時
の本発明による炉心の残存ガドリニア量の軸方向
分布、点線で示した曲線C5は従来の炉心の残存
ガドリニア量の軸方向分布であり、この図から本
発明により燃焼サイクル終了時の残存ガドリニア
量が減少されていることがわかる。
さらに、前記実施例においてウラン235含有量
を異らしめる境界１２を下端から全長の3/4にと
つた時、燃料集合体平均濃縮度は3.04w／ｏであ
り、全長に亘り濃縮度一様な従来のそれは
3.09w／ｏであるから、0.05w／ｏのウラン235を
節約することができる。
を異らしめる境界１２を下端から全長の3/4にと
つた時、燃料集合体平均濃縮度は3.04w／ｏであ
り、全長に亘り濃縮度一様な従来のそれは
3.09w／ｏであるから、0.05w／ｏのウラン235を
節約することができる。
第８図の実線で示した曲線C6は前記実施例の
炉心上部の無限増倍率の燃焼度推移、破線で示し
た曲線C7は従来のそれであり、この図において
点Ecは前記構成の燃料集合体を３バツチ炉心に
装荷した時に得られるサイクル増分燃焼度であ
る。また、前記３バツチ炉心に装荷された燃料集
合体の炉心上部は、平均的にはサイクル初期から
末期までの燃焼度E0からE1まで燃焼するもの、
同E1からE2まで燃焼するもの、同E2からE3まで
燃焼するものの３グループに分かれている。これ
は、従来の炉心においても同様である。
炉心上部の無限増倍率の燃焼度推移、破線で示し
た曲線C7は従来のそれであり、この図において
点Ecは前記構成の燃料集合体を３バツチ炉心に
装荷した時に得られるサイクル増分燃焼度であ
る。また、前記３バツチ炉心に装荷された燃料集
合体の炉心上部は、平均的にはサイクル初期から
末期までの燃焼度E0からE1まで燃焼するもの、
同E1からE2まで燃焼するもの、同E2からE3まで
燃焼するものの３グループに分かれている。これ
は、従来の炉心においても同様である。
したがつて、炉心上部の平均の無限増倍率は前
３グループの無限増倍率の平均であり、第９図は
炉心上部の無限増倍率の燃焼度推移を示す。この
図において実線の曲線C8は前記実施例、点線の
曲線C9は従来の炉心をそれぞれ示している。こ
の図から、本発明において、炉心上部のウラン
235含有量、ガドリニア含有量を減じたにも拘ら
ず、炉心上部の特性が従来炉心とほとんど変わら
ないことがわかる。
３グループの無限増倍率の平均であり、第９図は
炉心上部の無限増倍率の燃焼度推移を示す。この
図において実線の曲線C8は前記実施例、点線の
曲線C9は従来の炉心をそれぞれ示している。こ
の図から、本発明において、炉心上部のウラン
235含有量、ガドリニア含有量を減じたにも拘ら
ず、炉心上部の特性が従来炉心とほとんど変わら
ないことがわかる。
ウラン235、ガドリニア等の含有量を異ならし
める境界１２は、炉心の特性に応じてその位置を
定められるものであるが、実際上は下端から全長
の3/4以上の位置に定めることが望ましい。
める境界１２は、炉心の特性に応じてその位置を
定められるものであるが、実際上は下端から全長
の3/4以上の位置に定めることが望ましい。
次に、核分裂性物質含有量や可燃性毒物含有量
が異なる境界を燃料棒の下端からその全長の3/4
より上方に位置させた理由について述べる。
が異なる境界を燃料棒の下端からその全長の3/4
より上方に位置させた理由について述べる。
沸騰水型原子炉において、第１燃焼サイクル終
了時の炉心の軸方向燃焼度分布は通常の制御棒パ
ターン計画の場合、第１図の曲線で示すように表
わされる。この第１図から従来タイプの燃料棒に
おいて可燃性毒物としてのガドリニアが燃え尽き
る燃焼度は一点鎖線Ｐで示され、ガドリニアが燃
え残つている領域はSa、Sbで表わされるように、
炉心下端から3/4以上の炉心上部領域で特にガド
リニアの燃え残り量が多い。したがつて、炉心の
軸方向燃焼度分布が第１図で表わされる通常の制
御棒挿入パターンの場合には、燃料棒の下端から
その全長の約3/4以上の位置でガドリニアが残存
することになる。したがつて、燃料棒上部の1/4
の領域で燃え残る可燃性毒物としてのガドリニア
を減らすには燃料棒上部1/4の領域でガドリニア
の含有量をその下部での含有量より少なくすれば
よい。
了時の炉心の軸方向燃焼度分布は通常の制御棒パ
ターン計画の場合、第１図の曲線で示すように表
わされる。この第１図から従来タイプの燃料棒に
おいて可燃性毒物としてのガドリニアが燃え尽き
る燃焼度は一点鎖線Ｐで示され、ガドリニアが燃
え残つている領域はSa、Sbで表わされるように、
炉心下端から3/4以上の炉心上部領域で特にガド
リニアの燃え残り量が多い。したがつて、炉心の
軸方向燃焼度分布が第１図で表わされる通常の制
御棒挿入パターンの場合には、燃料棒の下端から
その全長の約3/4以上の位置でガドリニアが残存
することになる。したがつて、燃料棒上部の1/4
の領域で燃え残る可燃性毒物としてのガドリニア
を減らすには燃料棒上部1/4の領域でガドリニア
の含有量をその下部での含有量より少なくすれば
よい。
以上のことから、原子炉炉心の軸方向出力ピー
キングの大きさに対応して燃料棒の境界を燃料集
合体の下端からその全長の3/4の位置より上方に
位置させるのが好ましい。
キングの大きさに対応して燃料棒の境界を燃料集
合体の下端からその全長の3/4の位置より上方に
位置させるのが好ましい。
また、本発明は上記実施例のみに限定されな
い。例えば、燃料棒、燃料集合体の構造は例示の
ものと異なつてもよい。さらに、核分裂性物質も
ウラン235に限定されず、可燃性毒物もガドリニ
アに限定されない。
い。例えば、燃料棒、燃料集合体の構造は例示の
ものと異なつてもよい。さらに、核分裂性物質も
ウラン235に限定されず、可燃性毒物もガドリニ
アに限定されない。
以上に述べたように本発明に係る燃料集合体
は、核分裂性物質含有量や可燃性毒物含有量がそ
れぞれ異なる境界を、燃料棒の下端からその全長
の3/4より上方に位置させたから、炉心上部の核
分裂性物質含有量や可燃性毒物含有量を減少させ
ることができ、これらの含有量を減少させても炉
心上部の燃焼特性を従来の炉心とほとんど同様と
することができ、炉心の健全性や燃焼特性を損う
ことなく、燃料の経済性を向上させることができ
る。
は、核分裂性物質含有量や可燃性毒物含有量がそ
れぞれ異なる境界を、燃料棒の下端からその全長
の3/4より上方に位置させたから、炉心上部の核
分裂性物質含有量や可燃性毒物含有量を減少させ
ることができ、これらの含有量を減少させても炉
心上部の燃焼特性を従来の炉心とほとんど同様と
することができ、炉心の健全性や燃焼特性を損う
ことなく、燃料の経済性を向上させることができ
る。
第１図は炉心の燃焼サイクル終了時の軸方向燃
焼度分布を示す線図、第２図は従来炉心の燃焼サ
イクル終了時の可燃性毒物濃度の軸方向分布を示
す線図、第３図は本発明の燃料集合体の無限増倍
率を決定する方法を説明するための線図、第４図
は本発明一実施例要部の断面図、第５図は燃料棒
の縦断面図、第６図は本発明において使用する燃
料棒の模式図、第７図は本発明の炉心の燃焼サイ
クル終了時のガドリニア残存量軸方向分布を従来
炉心のそれと比較して示す線図、第８図は本発明
の燃料集合体の上部の無限増倍率の燃焼度推移を
従来の燃料集合体のそれと比較して示す線図、第
９図は３バツチ炉心に本発明を適用した場合の炉
心上部での無限増倍率の燃焼特性を従来炉心のそ
れと比較して示す線図である。 １……制御棒、２……燃料集合体、３……チヤ
ンネルボツクス、４……燃料棒、５……水棒、６
……燃料被覆管、７……燃料ペレツト、８，９…
…端栓、１０……プレナム。
焼度分布を示す線図、第２図は従来炉心の燃焼サ
イクル終了時の可燃性毒物濃度の軸方向分布を示
す線図、第３図は本発明の燃料集合体の無限増倍
率を決定する方法を説明するための線図、第４図
は本発明一実施例要部の断面図、第５図は燃料棒
の縦断面図、第６図は本発明において使用する燃
料棒の模式図、第７図は本発明の炉心の燃焼サイ
クル終了時のガドリニア残存量軸方向分布を従来
炉心のそれと比較して示す線図、第８図は本発明
の燃料集合体の上部の無限増倍率の燃焼度推移を
従来の燃料集合体のそれと比較して示す線図、第
９図は３バツチ炉心に本発明を適用した場合の炉
心上部での無限増倍率の燃焼特性を従来炉心のそ
れと比較して示す線図である。 １……制御棒、２……燃料集合体、３……チヤ
ンネルボツクス、４……燃料棒、５……水棒、６
……燃料被覆管、７……燃料ペレツト、８，９…
…端栓、１０……プレナム。
Claims (1)
- １ 上部の核分裂性物質含有量が下部の核分裂性
物質含有量より小さな燃料棒と、上部の可燃性毒
物含有量が下部の可燃性毒物含有量より小さな燃
料棒とを装荷した燃料集合体において、前記各含
有量の異なる境界を燃料棒の下端からその全長の
３／４より上方に位置させたことを特徴とする燃料
集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56123340A JPS5824886A (ja) | 1981-08-06 | 1981-08-06 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56123340A JPS5824886A (ja) | 1981-08-06 | 1981-08-06 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5824886A JPS5824886A (ja) | 1983-02-14 |
| JPH0315717B2 true JPH0315717B2 (ja) | 1991-03-01 |
Family
ID=14858137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56123340A Granted JPS5824886A (ja) | 1981-08-06 | 1981-08-06 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5824886A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2519693B2 (ja) * | 1986-10-31 | 1996-07-31 | 株式会社東芝 | 燃料集合体 |
| JPH0833466B2 (ja) * | 1986-11-25 | 1996-03-29 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉の炉心 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5594183A (en) * | 1979-01-10 | 1980-07-17 | Tokyo Shibaura Electric Co | Fuel assembly |
-
1981
- 1981-08-06 JP JP56123340A patent/JPS5824886A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5824886A (ja) | 1983-02-14 |
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