JPH0370198B2 - - Google Patents

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JPH0370198B2
JPH0370198B2 JP60234677A JP23467785A JPH0370198B2 JP H0370198 B2 JPH0370198 B2 JP H0370198B2 JP 60234677 A JP60234677 A JP 60234677A JP 23467785 A JP23467785 A JP 23467785A JP H0370198 B2 JPH0370198 B2 JP H0370198B2
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JP
Japan
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fuel
rods
core
fuel assembly
assembly
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JP60234677A
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Antonii Penkurotsuto Jon
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Westinghouse Electric Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に原子炉に関わり、特に該原子炉
のための燃料集合体に関するものである。
殆どの原子炉においては、炉心は、多数の細長
い燃料集合体から構成されており、そして各燃料
集合体は、燃料集合体に沿つて離間された格子に
より組織化された配列で保持されている複数個の
燃料棒および制御棒案内シンブルから構成されて
いる。格子は制御棒案内シンブルに取付けられて
いる。燃料集合体の両端に設けられる上部および
下部ノズルは、燃料棒の両端を上方および下方に
越えて延びる制御棒案内シンブルに固定されてお
り、それにより燃料集合体は一体のユニツトとし
て形成される。
燃料集合体内の燃料棒の各々は、炉心の反応出
力の源である核燃料ペレツトを備える。炉心の総
ての燃料集合体は、1つの燃料集合体群の燃料棒
における燃料物質の濃縮度(パーセント)が他の
燃料集合体群と比較して異なつている点を除き実
質的に同じである。伝統的に、炉心の燃料集合体
の内の幾つかの燃料集合体内の燃料棒は連鎖反応
を持続することができる一般に核分裂性物質とし
て知られている濃縮ウランを収容しており、他
方、他の燃料集合体内の燃料棒は、連鎖反応を持
続することはできないが、中性子の衝撃を受けて
核分裂性物質に転換する一般に燃料親物体として
知られている天然ウランを収容している。
基本的に、濃縮ウランを収容している燃料集合
体は、シード燃料集合体として知られており、他
方、天然ウランを収容している燃料集合体はブラ
ンケツト燃料集合体として知られている。従来よ
り、シードおよびブランケツト燃料集合体の種々
な炉心装荷配列が知られている。このような配列
の幾つかが、米国特許第3158543号、第3211621
号、第4096033号、第4326919号および第4378329
号各明細書に開示されている。
現在用いられている多くの配列においては、燃
料親物質の転換を改善し、中性子の漏れを減少す
るために、天然ウランを収容している燃料集合
体、即ち、ブランケツト燃料集合体を炉心バツフ
ルに隣接して炉心周辺上に直接配置すると言う謂
ゆる半径方向ブランケツトの考え方が採用されて
いる。しかしながら、炉心の中心および周辺に対
するブランケツト燃料集合体のこのような位置関
係には、このような配列に起因する天然ウランの
非対称性装荷に関連して2つの大きな欠点があ
る。第1に、ブランケツト燃料集合体の天然ウラ
ンに隣接して設けられるシード燃料集合体の濃縮
ウランの利用度が低減して平均燃料率よりも低く
なる。第2に、これら燃料集合体を、天然ウラン
が炉心境界に沿つて存在しなくなる炉心内の他の
位置にシヤツフリング、即ち配置換えした時に、
由々しいピーキング問題が起り得る。
本発明の主たる目的は、炉心内の天然および濃
縮ウラン物質の配列を、潜在的な漏れおよびピー
キング問題を制御下に置きつつ、核燃料の効率を
高めるように改善することにある。
したがつて、本発明は、燃料親物質および核分
裂性物質を含み、燃料親物質および核分裂性物質
が互いに対称的な関係で配置された対称ブランケ
ツト燃料集合体にある。詳言すれば、天然ウラン
のような燃料親物質は燃料集合体の中心部に配置
され、他方、濃縮ウランのような核分裂性物質は
該燃料親物質の総ての側方に配置される。この構
造によれば、漏れおよびピーキングの制御を保証
しつつ、従来の構造では得られなかつた他の顕著
な利点が得られる。第1に炉心バツフル側に天然
ウランだけを設けた従来の燃料集合体構造とは異
なり、本発明の対称ブランケツト燃料集合体は、
1つの炉心面から他の炉心面へ、また炉心の扁平
部に沿つて或るコーナー位置から他のコーナー位
置へと、有害な作用を伴なうことなくシヤツフリ
ング、即ち、配置換えすることができ、しかもピ
ーキングに対する影響を小さくしつつ炉心内で配
置換えすることも可能である。第2に、対称ブラ
ンケツト燃料集合体を1つの炉心面から他の炉心
面に配置換えもしくはシヤツフリングすることに
より、ウランは一層均等に燃焼せしめられ、それ
によりブランケツト燃料集合体はより多くのサイ
クルに亘り炉心内に留まることが可能となる。第
3に、天然ウランを収容している燃料棒を対称燃
料集合体の水が豊富な中心部に配置することによ
り、天然ウランがより高い燃焼率を達成すること
ができる。また、プルトニウム転換も改善される
と考えられる。最後に、炉心バツフルに沿い天然
ウランを配置した慣用の構造では、2つの別々の
燃料集合体構造、即ち、1つの面に沿い天然ウラ
ンが配置された構造と2つの隣接する面に沿い天
然ウランが配置された構造とが要求される。した
がつて、これらの構造は、基本構造の90度、180
度および270度の回転を含む4つの異なつた天然
ウランの配列形態で製作しなければならない。こ
れとは対照的に、本発明による対称ブランケツト
燃料集合体では、変更を伴なうことなく単一の構
造しか要求されない。
以下、添付図面を参照し、単なる例として本発
明の好ましい実施例に関し説明する。
なお、以下の説明において、全図面を通し同じ
参照数字は同じもしくは対応の部分を指すものと
し、そして「前方向」、「後方向」、「左方」、「右
方」、「上方」、「下方」その他類似の術語は、説明
の便宜上用いられた表現であつて、限定的な意味
に解釈されてはならない。
さて、図面、特に第1図を参照するに、参照数
字10で総括的に表わした(ブランケツト)燃料
集合体は、加圧水型原子炉(PWR)で用いられ
る型のものである。基本的には、該燃料集合体
は、該燃料集合体を原子炉の下部炉心板(図示せ
ず)上に支持するための下端部構造もしくは下部
ノズル12と、該下部ノズル12から縦軸方向上
向きに延びる複数個の案内管もしくは案内シンブ
ル14と、該案内シンブル14に沿い軸方向に離
間した複数個の横格子16と、該格子16により
支持されて横方向に離間した細長い燃料棒18の
組織化された配列と、燃料集合体10の中心部に
配設された計装管20と、案内シンブル14の上
端に取付けられた上端部構造もしくは上部ノズル
22とから構成される。各部分をこのように配列
されて、燃料集合体10は、該燃料集合体を損傷
することなく適宜取扱うことができる一体のユニ
ツトを形成する。
上に述べたように、燃料集合体10内の燃料棒
18は、燃料集合体の長さ方向に沿い離間して配
置された格子16により互いに離間した関係で保
持される。各燃料棒18には、核燃料ペレツト2
4を有しており、この両端は、端詮26,28に
より閉鎖されている。
本発明を実施した燃料集合体においては、燃料
棒18の内の幾つかの燃料棒は(第1グループの
燃料棒)燃料親物質からなる燃料ペレツト24を
収容しており、他方、他の燃料棒(第2グループ
の燃料棒)へ核分裂性物質からなる燃料ペレツト
24を収容している。この点だけが燃料棒18間
における差異である。核分裂性物質は反応出力を
発生すると共に原子炉運転が進むに伴ない燃料親
物質を核分裂性物質に転換する。水またはホウ素
含有水のような液体減速材/冷却材は、炉心の燃
料集合体を経て上向きにポンプ送りされて、発生
された熱を取出し有用な仕事の発生に用いる。
核分裂過程は、燃料集合体10内に予め定めら
れた位置で配設された案内シンブル14内で往復
動可能である制御棒30により制御される。上部
ノズル22は、複数の半径方向に延びるつめもし
くはアーム36を備えた内ねじ付き円筒状部材3
4を有する棒クラスタの制御機構32を備えてい
る。各アーム36は、当該技術分野で周知のよう
に、制御機構32が、制御棒30を案内シンブル
14内へと垂直方向に移動し、それにより燃料集
合体10内の核分裂過程を制御するように動作可
能なように制御棒30に接続されている。
既に述べたように、燃料集合体10は天然ウラ
ンおよび濃縮ウラン物質を収容している。これら
物質は、個々の燃料棒18内に積重ねられたペレ
ツトの形態で別々に設けられる。さらに、上記の
ような異なつた物質を収容する各燃料棒18は、
核分裂過程を盛んにし、それにより核燃料物質の
燃焼率を高めるような予め定められた関係で配列
されている。
第2図において、燃料親物質、即ち、天然ウラ
ンを収容し、第1グループを形成している燃料棒
18は中心に点「・」を付けて表わされている。
他方、核分裂性物質、即ち濃縮ウランを収容し第
2グループを形成している燃料棒18は「x」を
印して示されている。第2図から容易に理解され
るように、天然ウランが詰められて互いに離間さ
れた燃料棒からなる第1グループは、予め定めら
れた対称関係で、濃縮ウランが詰められて離間配
置された燃料棒からなる第2グループにより囲繞
されている。
対称関係の好ましい態様においては、燃料棒1
8の第1および第2グループは、燃料棒の全体的
に正方形に配列を形成する。この全体的配列にお
いて、第1グループの燃料棒は、第2図に互いに
接続された破線で示すように、4つの辺を有する
内側の中心に位置するほぼ矩形のパターンを形成
しており、他方、第2グループの燃料棒は、第1
グループの燃料棒の4つの辺総てを囲繞する外側
の周辺に配置されたほぼ矩形のパターンを形成し
ている。各グループの燃料棒は、行および列にお
いて互いに整列されている。案内シンブル14
は、第1および第2グループの燃料棒18間に離
間した関係で散在的に介挿されている。案内シン
ブル14も同様に、ほぼ矩形のパターンに配列し
て、行および列において案内シンブルが互いに整
列するように配置するのが好ましい。
第1および第2グループの燃料棒18の対称関
係により、燃料集合体10は炉心内に在る間1つ
の位置もしくは場所に留まる必要はない。第3図
に示すように、炉心38の各運転サイクルで、燃
料集合体10内の所与の燃料集合体を、該燃料集
合体10の4つの側部42,44,46,48の
うちの異なつた側部が各位置において炉心バツフ
ル40に面するように、炉心バツフル40の周り
でシヤツフリング、即ち配置変えすることができ
る。このように、サイクル毎に1つの炉心面から
他の炉心面に配置変えすることにより、ウランは
より均等に燃焼し、燃料の利用度が改善される。
また、天然ウランが装填された燃料棒を、水が豊
富な燃料集合体の中心部に配置することにより、
燃料が非常に高められ、そして燃料親物質からの
プルトニウムの製造が改善される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、図示を明瞭にするために一部分を切
除し、垂直方向に短縮して、本発明を実施する核
燃料集合体を一部断面で示す立面図、第2図は、
第1図の燃料集合体の拡大断面図であつて、ブラ
ンケツト燃料集合体を構成する燃料親物質棒、核
分裂性燃料棒および案内シンブルの配列パターン
ならびにそれらの間における対称関係を図解する
説明図、第3図は、本発明による対称ブランケツ
ト燃料集合体が用いられる原子炉の横断面図であ
つて、炉心の相続くサイクルにおける燃料集合体
の可能な位置の例を示す図である。 10……燃料集合体、18……燃料棒、24…
…核燃料ペレツト、38……炉心。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数の離間配置された燃料棒を含む、原子炉
    炉心で用いられるプランケツト燃料集合体におい
    て、前記燃料棒のうちの第1グループのものが燃
    料親物質を含み、前記燃料棒のうちの第2グルー
    プのものが核分裂性物質を含み、前記第2グルー
    プの燃料棒が、予め定められた対称関係で前記第
    1グループの燃料棒を囲繞していることを特徴と
    するブランケツト燃料集合体。
JP60234677A 1984-10-22 1985-10-22 ブランケツト燃料集合体 Granted JPS61102586A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/663,522 US4606880A (en) 1984-10-22 1984-10-22 Symmetric blanket nuclear fuel assembly
US663522 1996-06-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61102586A JPS61102586A (ja) 1986-05-21
JPH0370198B2 true JPH0370198B2 (ja) 1991-11-06

Family

ID=24662188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60234677A Granted JPS61102586A (ja) 1984-10-22 1985-10-22 ブランケツト燃料集合体

Country Status (7)

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US (1) US4606880A (ja)
EP (1) EP0180775B1 (ja)
JP (1) JPS61102586A (ja)
KR (1) KR860003613A (ja)
CN (1) CN85107701A (ja)
DE (1) DE3575358D1 (ja)
ES (1) ES8705141A1 (ja)

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