JPH04109192A - 燃料棒及び燃料集合体 - Google Patents
燃料棒及び燃料集合体Info
- Publication number
- JPH04109192A JPH04109192A JP2225332A JP22533290A JPH04109192A JP H04109192 A JPH04109192 A JP H04109192A JP 2225332 A JP2225332 A JP 2225332A JP 22533290 A JP22533290 A JP 22533290A JP H04109192 A JPH04109192 A JP H04109192A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- temperature
- core
- cladding
- fuel rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- Hydrogen, Water And Hydrids (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、蒸気と水の混合流を冷却材として流入する炉
心で使用される燃料被覆管、蒸気を冷却材として流入す
る炉心で使用されるチャネルボックスの材料構成に関す
る。
心で使用される燃料被覆管、蒸気を冷却材として流入す
る炉心で使用されるチャネルボックスの材料構成に関す
る。
軽水炉の高度化に伴い、より一層のウラン利用率向上が
可能な軽水炉の開発が重要な課題となっている。ウラン
利用率を向上するにはウランからプルトニウムへの転換
率を高くせねばならず、このため減速材である水素と燃
料的重金属の比を小さくする必要がある。
可能な軽水炉の開発が重要な課題となっている。ウラン
利用率を向上するにはウランからプルトニウムへの転換
率を高くせねばならず、このため減速材である水素と燃
料的重金属の比を小さくする必要がある。
一般に、このための方法は燃料を稠密配置とする方法が
とられるが、さらに、転換率を高めるため、蒸気を減速
材（冷却材）とする炉心を提案されている。
とられるが、さらに、転換率を高めるため、蒸気を減速
材（冷却材）とする炉心を提案されている。
このような炉心では、たとえば「原子カニ学エネルギ変
換」同文書院発行（昭６０）３１４ページに示されてい
るＥ Ｓ ＣＲ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｅａ
ｍ−ｃｏｏｌｄ Ｆａｓｔ Ｒｅａｃｔｏｒ、蒸気冷却
高速実験炉）のようように炉心入口減速材（冷却材）温
度６１０゜Ｆ（３２１℃）、出口温度９５０°Ｆ（５１
０℃）と現行ＢＷＲ（炉心入口２７８℃、出口２８６℃
）に比へ非常に高温となっている。これにより燃料被覆
管最高温度は１３００’ Ｆ （７０４°Ｃ）トするた
め、被覆管材料は高価ではあるが高温強度に優れたイン
コロイ−８００などのニッケル基合金が選ばれている。
換」同文書院発行（昭６０）３１４ページに示されてい
るＥ Ｓ ＣＲ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｅａ
ｍ−ｃｏｏｌｄ Ｆａｓｔ Ｒｅａｃｔｏｒ、蒸気冷却
高速実験炉）のようように炉心入口減速材（冷却材）温
度６１０゜Ｆ（３２１℃）、出口温度９５０°Ｆ（５１
０℃）と現行ＢＷＲ（炉心入口２７８℃、出口２８６℃
）に比へ非常に高温となっている。これにより燃料被覆
管最高温度は１３００’ Ｆ （７０４°Ｃ）トするた
め、被覆管材料は高価ではあるが高温強度に優れたイン
コロイ−８００などのニッケル基合金が選ばれている。
一方、炉心入口では蒸気−水の混合流、炉心出口では過
熱蒸気となる蒸気−水冷却型軽水炉（Ｓ Ｗ Ｐ Ｒ＋
５ｔｅａ＋＊−Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅａｃｔ
ｏｒ）の概念が１９８８年の日ソセミナで報告されてい
る。本炉では、炉心入口温度３４７℃、出口３６０℃と
なっており、被覆管最高温度は４５０℃である。
熱蒸気となる蒸気−水冷却型軽水炉（Ｓ Ｗ Ｐ Ｒ＋
５ｔｅａ＋＊−Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅａｃｔ
ｏｒ）の概念が１９８８年の日ソセミナで報告されてい
る。本炉では、炉心入口温度３４７℃、出口３６０℃と
なっており、被覆管最高温度は４５０℃である。
本炉では前述のＥＳＣＨに比べ、低温度条件での運転が
可能なため、被覆管材料として５ＵＳ（ステンレス鋼）
材を使用するとしている。
可能なため、被覆管材料として５ＵＳ（ステンレス鋼）
材を使用するとしている。
しかし、ステンレス鋼は約４００℃を超えた点から、全
面腐食が急増し、約５００℃以上で使用困難となる。さ
らに高圧、高照射下で腐食が進むことが予想され、４０
０〜５００℃の間でも強度が問題となる可能性がある。
面腐食が急増し、約５００℃以上で使用困難となる。さ
らに高圧、高照射下で腐食が進むことが予想され、４０
０〜５００℃の間でも強度が問題となる可能性がある。
一方、インカロイ、インコネルなどのニッケル基合金は
高温強度に優れているが、ステンレス鋼に比べ高価であ
るという問題がある。
高温強度に優れているが、ステンレス鋼に比べ高価であ
るという問題がある。
本発明の目的は、ステンレス鋼、ニッケル基合金材を単
独で用いた場合の上記問題を解決することにある。
独で用いた場合の上記問題を解決することにある。
上記目的を達成するために、燃料被覆管温度が約４００
℃以上とな部分では被覆管材料としてインコネル、イン
カロイなどのニッケル基合金を用い、また、その他の部
・分ではステンレス鋼を用い、一方の被覆管を形成する
。
℃以上とな部分では被覆管材料としてインコネル、イン
カロイなどのニッケル基合金を用い、また、その他の部
・分ではステンレス鋼を用い、一方の被覆管を形成する
。
また、被覆管のみならず、チャネルボックスについても
、チャネルボックス温度が約４００℃以上となる部分で
ニッケル基合金、その他の部分でステンレス鋼を用い、
一体のチャネルボックスを形成する。
、チャネルボックス温度が約４００℃以上となる部分で
ニッケル基合金、その他の部分でステンレス鋼を用い、
一体のチャネルボックスを形成する。
すなわち、５ＷＰＲのような炉心では、軸方向ブランケ
ット部を除けば、炉心上部はど減速材（冷却材）温度は
高く、そのため、被覆管最高温度も炉心上部で生じる。
ット部を除けば、炉心上部はど減速材（冷却材）温度は
高く、そのため、被覆管最高温度も炉心上部で生じる。
このため、ステンレス鋼を用いた場合問題となるのは炉
心上部であって。
心上部であって。
炉心上部における被覆管材料だけをニッケル基合金とす
ることにより、比較的安価で、高温強度面からも、問題
ない構造とすることができる。
ることにより、比較的安価で、高温強度面からも、問題
ない構造とすることができる。
また、ＥＳＣＨのような炉では燃料被覆管は温度が高す
ぎるが、チャネルボックスは、はぼ、冷却材温度と等し
く、炉心下部にステンレス鋼を用いることができる。
ぎるが、チャネルボックスは、はぼ、冷却材温度と等し
く、炉心下部にステンレス鋼を用いることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
第１図は本発明の燃料棒の縦断面図を示している。燃料
棒５は（Ｕ、Ｐｕ）Ｏｚなどからなる燃料ペレット３．
燃料被覆管１．プレナムコイルばね４２図示しない上部
端栓及び下部端栓で構成され、被覆管１はさらに炉心上
部でインコネル、インカロイなどのニッケル基台金１ａ
、炉心下部でステンレス鋼で構成されている。また、炉
心下部からは蒸気−水混合流２ａが流入し、炉心上部へ
移行するうちに加熱されて、炉心上部では過熱蒸気２ｂ
となって炉外へ出ていく、このとき、被覆管表面温度は
炉心上部で高く、上下の材料の材料境界６は被覆管温度
が約４００℃となる点に選ばれている。
棒５は（Ｕ、Ｐｕ）Ｏｚなどからなる燃料ペレット３．
燃料被覆管１．プレナムコイルばね４２図示しない上部
端栓及び下部端栓で構成され、被覆管１はさらに炉心上
部でインコネル、インカロイなどのニッケル基台金１ａ
、炉心下部でステンレス鋼で構成されている。また、炉
心下部からは蒸気−水混合流２ａが流入し、炉心上部へ
移行するうちに加熱されて、炉心上部では過熱蒸気２ｂ
となって炉外へ出ていく、このとき、被覆管表面温度は
炉心上部で高く、上下の材料の材料境界６は被覆管温度
が約４００℃となる点に選ばれている。
本実施例によれば、炉心下部でステンレス鋼を用いるこ
とにより、安価な燃料被覆管となり、また、被覆管温度
が４００℃以上となる炉心上部でニッケル基合金を用い
ることにより、高温強度との問題もない効果がある。
とにより、安価な燃料被覆管となり、また、被覆管温度
が４００℃以上となる炉心上部でニッケル基合金を用い
ることにより、高温強度との問題もない効果がある。
第２図は本発明の燃料棒の第二の実施例を示す。
第一の実施例と異なるのは、燃料有効長７内上部にのみ
ニッケル基台金１ａを用いている点である。
ニッケル基台金１ａを用いている点である。
有効長７より上には発熱部がないため、このようにして
も被覆管表面温度が４００℃を越えるのはニッケル基合
金ｌａ内であり、高温強度上の問題はない０本発明では
さらに多くのステンレス鋼を用いていることにより、よ
り安価な構成となっている。
も被覆管表面温度が４００℃を越えるのはニッケル基合
金ｌａ内であり、高温強度上の問題はない０本発明では
さらに多くのステンレス鋼を用いていることにより、よ
り安価な構成となっている。
第３図は本発明の燃料棒の第三の実施例を示す。
本実施例では燃料上下部にウランからプルトニウムへの
転換を促進するため天然ウランなどよりなるブランケッ
ト８ａ、８ｂの設けられている。ブランケット部では出
力が小さく、被覆管温度は通常の燃料ペレット３に接触
する部分に比べて十分低い、従って、炉心上部でニッケ
ルに基合金を必要とするのは、上部天然ウランブランケ
ット８ａの下端より下であり、本発明では、ここに材料
境界６を設けている０本発明によれば、ニッケル基台金
１ａは、さらに、少なくて済み、安価な構成となる。
転換を促進するため天然ウランなどよりなるブランケッ
ト８ａ、８ｂの設けられている。ブランケット部では出
力が小さく、被覆管温度は通常の燃料ペレット３に接触
する部分に比べて十分低い、従って、炉心上部でニッケ
ルに基合金を必要とするのは、上部天然ウランブランケ
ット８ａの下端より下であり、本発明では、ここに材料
境界６を設けている０本発明によれば、ニッケル基台金
１ａは、さらに、少なくて済み、安価な構成となる。
第４図は本発明の燃料棒の第四の実施例を示す。
本実施例では燃料棒５はニッケル基台金１ａで被覆され
た燃料棒と、ステンレス鋼１ｂで被覆された燃料棒に分
割されている。この接続部には、水平方向に隣り合う燃
料棒の間隔を保持するためのスペーサ９が設けられ、こ
のスペーサは、接続部６をとりかこむ円筒部を備え、上
下燃料を固定している。また、接続部は被覆管温度約４
００℃となる点に選ばれている６本実施例では、材料の
異なる燃料棒を別々に製造可′能となり、製造にかかる
コストを下げられる。
た燃料棒と、ステンレス鋼１ｂで被覆された燃料棒に分
割されている。この接続部には、水平方向に隣り合う燃
料棒の間隔を保持するためのスペーサ９が設けられ、こ
のスペーサは、接続部６をとりかこむ円筒部を備え、上
下燃料を固定している。また、接続部は被覆管温度約４
００℃となる点に選ばれている６本実施例では、材料の
異なる燃料棒を別々に製造可′能となり、製造にかかる
コストを下げられる。
第５図は本発明の燃料集合体の一実施例を示している０
本発明において、燃料棒５を取り囲むチャネルボックス
１０は、ニッケル基合金部１０ａ。
本発明において、燃料棒５を取り囲むチャネルボックス
１０は、ニッケル基合金部１０ａ。
ステンレス鋼部１０ｂよりなり、材料境界は約４００℃
となっている。本実施例では境界部にチャネルボックス
間隔を保持するパッド１１が設けられており、上下部を
分割して製造することが可能である。
となっている。本実施例では境界部にチャネルボックス
間隔を保持するパッド１１が設けられており、上下部を
分割して製造することが可能である。
本発明によれば、全体をニッケル基合金とする場合に比
べ材料温度４００℃以下の部分でステンレス鋼を用いら
れるため安価な燃料集合体が得られる。
べ材料温度４００℃以下の部分でステンレス鋼を用いら
れるため安価な燃料集合体が得られる。
本発明によれば、燃料被覆管温度が約４００℃以上５０
０℃以下となる炉心において、被覆管の一部のみをニッ
ケル基合金とするため、全体をニッケル基合金とする場
合より安価にできる。さらに全体をステンレス鋼とする
場合より、高温強度に優れた燃料棒とすることができる
。
０℃以下となる炉心において、被覆管の一部のみをニッ
ケル基合金とするため、全体をニッケル基合金とする場
合より安価にできる。さらに全体をステンレス鋼とする
場合より、高温強度に優れた燃料棒とすることができる
。
また１本発明の燃料集合体によれば、チャネルボックス
温度が約４０・０℃以上５００℃以下となる炉心におい
て、チャネルボックスの一部のみをニッケル基合金とす
るため、全体をニッケル基合金とする場合より安価にで
きる。さらに、全体をステンレス鋼とする場合より、高
温強度に優れた燃料集合体とすることができる。
温度が約４０・０℃以上５００℃以下となる炉心におい
て、チャネルボックスの一部のみをニッケル基合金とす
るため、全体をニッケル基合金とする場合より安価にで
きる。さらに、全体をステンレス鋼とする場合より、高
温強度に優れた燃料集合体とすることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す燃料棒の縦断面図、第
２図は本発明の第二の実施例を示す燃料棒の縦断面図、
第３図は本発明の第三の実施例を示す燃料棒の縦断面図
、第４図は本発明の第四の実施例を示す燃料棒の縦断面
図、第５図は本発明の燃料集合体の一実施例の斜視図で
ある。 １・・・燃料被覆管、１ａ・・・ニッケル基合金、ｌｂ
・・・ステンレス鋼、２ａ・・・蒸気水混合流、２ｂ・
・過熱蒸気、３１９．燃料ペレット、４・・・プレナム
コイルばね、５・・・燃料棒、６・・・材料境界、７・
・燃料有効長。 ８ａ・・・上部天然ウランブランケット、８ｂ・・下部
天然ウランブランケット、９・・・スペーサ、１０・・
・チャネルボックス、１０ａ・・・ニッケル基合金部、
１０ｂ・・・ステンレス鋼部、１１・・・パッド。
２図は本発明の第二の実施例を示す燃料棒の縦断面図、
第３図は本発明の第三の実施例を示す燃料棒の縦断面図
、第４図は本発明の第四の実施例を示す燃料棒の縦断面
図、第５図は本発明の燃料集合体の一実施例の斜視図で
ある。 １・・・燃料被覆管、１ａ・・・ニッケル基合金、ｌｂ
・・・ステンレス鋼、２ａ・・・蒸気水混合流、２ｂ・
・過熱蒸気、３１９．燃料ペレット、４・・・プレナム
コイルばね、５・・・燃料棒、６・・・材料境界、７・
・燃料有効長。 ８ａ・・・上部天然ウランブランケット、８ｂ・・下部
天然ウランブランケット、９・・・スペーサ、１０・・
・チャネルボックス、１０ａ・・・ニッケル基合金部、
１０ｂ・・・ステンレス鋼部、１１・・・パッド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃料被覆管表面温度が約４００℃から５００℃とな
る部分をもつ燃料棒を備え、水あるいは蒸気もしくは蒸
気−水の混合流を冷却材とする軽水炉炉心において、 前記炉心で用いられる燃料被覆管材料が、上下方向に少
なくとも二種類の合金で構成されており、燃料被覆管の
温度が約４００℃以上となる部分に、他の部分に用いら
れる材料より高温強度に優れた材料を用いることを特徴
とする燃料棒。 ２、請求項１において、前記炉心で用いられる前記燃料
被覆管の材料は、被覆管温度約４００℃以上となる部分
でニッケル基合金、その他の部分はステンレス鋼とする
燃料棒。 ３、燃料及び冷却材をとり囲むチャネルボックスの温度
が約４００℃から５００℃となる部分をもち、水あるい
は蒸気もしくは蒸気−水の混合流を冷却材とする軽水炉
炉心において、前記チャネルボックスは上、下少なくと
も二種類の合金で構成され、チャネルボックス温度約４
００℃以上となる部分には他の部分より、高温強度に優
れた合金を用いることを特徴とする燃料集合体。 ４、請求項３に記載のチャネルボックスの材料は、チャ
ネルボックス温度約４００℃以上となる部分でニッケル
基合金、その他の部分でステンレス鋼により構成されて
いる燃料集合体。 ５、請求項１において、燃料棒は少なくとも別々の燃料
被覆管に囲まれた上、下二本の燃料棒の組み合わせによ
り構成され、炉心上部の燃料棒被覆管は炉心下部の燃料
被覆管より、高温強度に優れた合金で構成されている。 ６、請求項５に記載の上下の燃料棒の接続位置に、燃料
棒間隔を保持するためのスペーサを設け、これにより上
部燃料棒下部、下部燃料棒端を固定する燃料棒。 ７、請求項５に記載の燃料棒のうち、炉心上部の燃料棒
の被覆管材料はニッケル基合金、炉心下部の燃料棒の被
覆管材料はステンレス鋼とする燃料棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225332A JPH04109192A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 燃料棒及び燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225332A JPH04109192A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 燃料棒及び燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109192A true JPH04109192A (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=16827695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2225332A Pending JPH04109192A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 燃料棒及び燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04109192A (ja) |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP2225332A patent/JPH04109192A/ja active Pending
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