JPH0344276B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はブランケツト部とガスプレナム部とを
改良した燃料棒に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の中実燃料ペレツトのみからなる燃料要素
において、その燃料棒の頂部には、燃料ペレツト
から出る気体の核分裂生成物（以下F.Pガスと略
称す）によつて過度に内圧が上昇しないようにプ
レナム室と称する空室が設けられている。このプ
レナム室の容積は、燃料有効長の10〜15％の相当
する部分の空室容積を必要とされている。

一方、燃料の有効利用を計るために、最近は燃
料有効長の中央部を高濃縮度化し、その分だけ軸
方向の両端を低濃縮している。しかし、このため
に燃料要素の軸方向の中性子分布は、中央部にお
いてピーキング係数が大きくなる。これを改善す
るために、燃料要素を長くしないで、プレナム部
を小さくして燃料有効長を大きくすることによ
り、ピーキングを小さくすることができる。しか
し、これではプレナム部の容積減少によつて燃料
要素内のF.Pガス圧が高まる結果となる。

〔考案の目的〕

本発明の目的は、燃料有効長の確保とプレナム
室の必要容積を確保した燃料棒を提供するにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明による燃料棒は、密封された被覆管内に
積み重ねて充填した複数の燃料ペレツトの積重方
向における中央部付近を比較的高い濃縮度の燃料
ペレツトで構成し、その両端部付近を低濃縮度の
中空燃料ペレツトで構成したことを特徴とするも
のである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面に示す実施例について説明す
る。図面において本発明による燃料棒１は、被覆
管２内に燃料ペレツト３，４を積み上げ、その頂
部にガスプレナム室５を形成し、これをプレナム
スプリング６を介して端栓７，８により密封して
構成されている。

本発明においては、燃料要素１の軸方向の中央
部付近に濃縮度の高い（３〜5w％濃縮度）燃料
ペレツト３を積み上げ、その両端の燃料ペレツト
４，４は天然ウラン又は劣化ウランの中空ペレツ
トを使用している。そして燃料ペレツト４，４の
中空部９，９の径はペレツト外径の約50％程度に
設定している。

この燃料棒１の燃料有効長の両端にある中空燃
料ペレツト４，４の部分をブランケツト領域にす
ると、中央部の燃料ペレツト３，３の出力が大き
くなつてピーキング係数が増大する。しかしピー
キング係数の増大は、約10％位まで許容されるか
ら、中空燃料ペレツト４，４のブランケツト領域
としては、中性子リークを少なくするのに十分な
長さである燃料有効長の10〜20％程度が適当であ
る。また中空燃料ペレツト４，４の中空径９，９
は製造技術にもよるが、中空径が余り大きいとプ
レスの歩留りが低下する点と、実質的なペレツト
密度の低下によるブランケツト燃料としての出力
密度の不足の点から、ペレツト密度で約75％に相
当する約50％程度がよい。

このように本発明による燃料棒１においては、
積重ねた燃料ペレツトのブランケツト部に中空燃
料ペレツト４，４を使用することにより、ブラン
ケツト効果を保持するとともに、その中空部９，
９をガスプレナム室５の一部とすることができ
る。また、中空燃料ペレツト４，４は、低濃縮度
のものを中空にしているため、燃焼度の推移によ
るＫ∞の減少過程において、中空化による核分裂
物質の絶対値の減少による効果は小さい。さらに
ブランケツト部からのF.Pガス量は小さい、逆に
ブランケツト部を中空燃料ペレツトにすることで
ガスプレナム部５を小さくして燃料要素の全長を
その分だけ短くすることができる。

例えば、燃料有効長3708mmの燃料要素は、約
370mmのガスプレナムを有している。こゝで本発
明において燃料有効長の13％を中央率25％のペレ
ツトとする。全長平均で3.9w％濃縮度の燃料棒
で、その長さの13％の部分を中空率25％の天然ウ
ランペレツト４とすると、中央部の燃料ペレツト
３は、濃縮度4.4w％となる。そしてこの部分の
出力は、約10％増大することと、燃焼度が約20％
増加することによりF.Pガス放出量として約30％
増加する。これに対し、中空燃料ペレツト４，４
は、出力の低下、燃焼度の低下、中空によるF.P
放出率の低下の効果で、中実ペレツトの場合の20
％程度の放出量となる。この結果、プレナム室５
の長さは約65mm短かい305mmにすることができる。
また燃料棒１の両端が発熱の小さいブランケツト
部であるので、サーマルウエアを省略することが
できる効果もある。これらの効果によりもし燃料
有効長を大きくするとすれば、燃料有効長を燃料
棒の全長を同じに保つて約80mm程度大きくするこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、積重ねられた燃
料ペレツトの中央部を比較的高い濃縮度の燃料ペ
レツトで構成し、その両端部分を天然ウラン又は
劣化ウランを用いた低濃縮度の中空燃料ペレツト
で構成したことにより、燃料の利用効率が向上さ
れ、かつ中空燃料ペレツトの中空部のガスプレナ
ム部への利用によつてＦ・Ｐガスの収容領域を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による燃料棒の一実施例を示す断
面図である。 １……燃料棒、２……被覆管、３……燃料ペレ
ツト、４……中空燃料ペレツト、５……ガスプレ
ナム室、６……プレナムスプリング、７，８……
端栓、９……中空部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密封された被覆管内にガスプレナム室を除い
   て複数の燃料ペレツトを積重ねて充填した燃料棒
   において、その積重ねられた燃料ペレツトの積重
   方向における中央部付近を比較的高い濃縮度の燃
   料ペレツトで構成し、その両端部付近を天然ウラ
   ンまたは劣化ウランの低濃縮度の中空燃料ペレツ
   トで構成したことを特徴とする燃料棒。 ２ 中空燃料ペレツトの中空部容積とガスプレナ
   ム室の容積との総計が燃料棒の有効部分の容積の
   10〜20％になるように設定したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の燃料棒。