JPH04120497A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPH04120497A JPH04120497A JP2240136A JP24013690A JPH04120497A JP H04120497 A JPH04120497 A JP H04120497A JP 2240136 A JP2240136 A JP 2240136A JP 24013690 A JP24013690 A JP 24013690A JP H04120497 A JPH04120497 A JP H04120497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- plenum
- short
- length
- pellets
- 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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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)
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、軽水炉等に用いられる燃料集合体に関し、特
に、長尺の燃料棒と短尺の燃料棒とが組み合わされた燃
料集合体にあって高い中性子経済を実現するための構造
に関するものである。
に、長尺の燃料棒と短尺の燃料棒とが組み合わされた燃
料集合体にあって高い中性子経済を実現するための構造
に関するものである。
［従来の技術］
第３図は、従来用いられている燃料棒の断面図であり、
第３図（ａ）は通常の燃料棒より短い燃料棒（短尺燃料
棒）、第３図（ｂ）は通常の長さの燃料棒（長尺燃料棒
）の構造を示す、炉心上方の冷却効果を高めるために、
長尺燃料棒と組み合わせて用いられる短尺燃料棒も基本
的には長尺燃料棒と同様な構造をなしている。図におい
て、上下端栓１０５−１０６．２０５−２０６によって
閉止された被覆管１０４．２０４内には原子燃料を円柱
形に成形したペレット１０３，２０３が収納されている
。上端部１０５．２０５とペレット１０３．２０３との
間にはプレナムスプリング’１０２，２０２が配され、
被覆管１０４，２０４の上端部にプレナム空間１０１，
２０１が設けられている。
第３図（ａ）は通常の燃料棒より短い燃料棒（短尺燃料
棒）、第３図（ｂ）は通常の長さの燃料棒（長尺燃料棒
）の構造を示す、炉心上方の冷却効果を高めるために、
長尺燃料棒と組み合わせて用いられる短尺燃料棒も基本
的には長尺燃料棒と同様な構造をなしている。図におい
て、上下端栓１０５−１０６．２０５−２０６によって
閉止された被覆管１０４．２０４内には原子燃料を円柱
形に成形したペレット１０３，２０３が収納されている
。上端部１０５．２０５とペレット１０３．２０３との
間にはプレナムスプリング’１０２，２０２が配され、
被覆管１０４，２０４の上端部にプレナム空間１０１，
２０１が設けられている。
このプレナム空間は、核分裂に件ってペレットから放出
されるＫｒ、 Ｘｅ等の核分裂生成ガス（以下ＦＰガス
という）によって被覆管１０４，２０４の内圧が過度に
上昇することを防ぐ役割りをもっており、一般にプレナ
ム部の長さり、Ｌａは燃料棒長ｊ２．ＪＺａの約１０９
６となっている。
されるＫｒ、 Ｘｅ等の核分裂生成ガス（以下ＦＰガス
という）によって被覆管１０４，２０４の内圧が過度に
上昇することを防ぐ役割りをもっており、一般にプレナ
ム部の長さり、Ｌａは燃料棒長ｊ２．ＪＺａの約１０９
６となっている。
次に、第４図は上述した構造の長尺及び短尺の燃料５１
００，２００を組み合わせた燃料集合体の断面図である
。短尺及び長尺燃料棒１００゜２００は格子状に配列さ
れ（一般に１つの燃料集合体に４〜８本の短尺燃料棒が
配置される）、それぞれの下端栓１０６．２０６が下部
タイブレート１０９によって固定されるとともに、胴部
に配置されたスペーサ１０８によって所定の間隔が保持
されている。上部においては、長尺燃料棒２００の上端
栓２０５が上部タイブレート１０７によって固定され（
短尺燃料棒１００は下部タイブレート１０９とスペーサ
！０８だけで固、足される）、束ねられた燃料棒１００
．２００はチャンネルボックス１１０内に収納されてい
る。
００，２００を組み合わせた燃料集合体の断面図である
。短尺及び長尺燃料棒１００゜２００は格子状に配列さ
れ（一般に１つの燃料集合体に４〜８本の短尺燃料棒が
配置される）、それぞれの下端栓１０６．２０６が下部
タイブレート１０９によって固定されるとともに、胴部
に配置されたスペーサ１０８によって所定の間隔が保持
されている。上部においては、長尺燃料棒２００の上端
栓２０５が上部タイブレート１０７によって固定され（
短尺燃料棒１００は下部タイブレート１０９とスペーサ
！０８だけで固、足される）、束ねられた燃料棒１００
．２００はチャンネルボックス１１０内に収納されてい
る。
［発明が解決しようとするｉＩ！！！］しかし、上記の
ような従来の燃料集合体においては、短尺燃料棒のプレ
ナム部によって熱中性子が吸収されるため、中性子経済
か低下するという問題点かあった。
ような従来の燃料集合体においては、短尺燃料棒のプレ
ナム部によって熱中性子が吸収されるため、中性子経済
か低下するという問題点かあった。
即ち、長尺燃料棒の場合は、プレナム部か燃料集合体上
端の熱中性子束密度の非常に低いところに位置するため
熱中性子の吸収という問題は犬きくないが、短尺燃料棒
については、第４図に示されるようにプレナム部が長尺
燃料棒有効長内の熱中性子束密度の十分に高いところに
位置するため、プレナム部のスプリング等によって熱中
性子が吸収されてしまうという不都合が生じる。
端の熱中性子束密度の非常に低いところに位置するため
熱中性子の吸収という問題は犬きくないが、短尺燃料棒
については、第４図に示されるようにプレナム部が長尺
燃料棒有効長内の熱中性子束密度の十分に高いところに
位置するため、プレナム部のスプリング等によって熱中
性子が吸収されてしまうという不都合が生じる。
この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、中
性子経済が良好で、かつ安全性も高い燃料集合体を提供
することを目的とするものである。
性子経済が良好で、かつ安全性も高い燃料集合体を提供
することを目的とするものである。
［ａ’題を解決するための手段〕
本発明では、軸方向長さの異なる短尺及び長尺の燃料棒
が組み合わされて束ねられた燃料集合体であって、短尺
及び長尺の燃料棒が原子燃料ペレット収納部の端部に核
分裂生成ガスによる燃料棒の内圧上昇を抑制するためプ
レナム部を備えた構造をなす燃料集合体において、前記
短尺燃料棒の原子燃料ペレットを中空形状に形成するこ
とによって、上記の課題を達成している。
が組み合わされて束ねられた燃料集合体であって、短尺
及び長尺の燃料棒が原子燃料ペレット収納部の端部に核
分裂生成ガスによる燃料棒の内圧上昇を抑制するためプ
レナム部を備えた構造をなす燃料集合体において、前記
短尺燃料棒の原子燃料ペレットを中空形状に形成するこ
とによって、上記の課題を達成している。
［作用］
本発明においては、短尺燃料棒のペレットか中空形状に
形成されていることにより、ペレットの温度上昇が小さ
くなり、これによりペレットからのＦＰガスの放出が減
少する。即ち、中心部に貫通孔を設けた（一方が閉止さ
れた凹形状でも良い）中空ペレットを短尺燃料棒に採用
することで、ＦＰガスの放出量が少なくなる分だけ、Ｆ
Ｐガスのガス溜りとしての役割りをもつプレナム部を短
くすることが可能となる。
形成されていることにより、ペレットの温度上昇が小さ
くなり、これによりペレットからのＦＰガスの放出が減
少する。即ち、中心部に貫通孔を設けた（一方が閉止さ
れた凹形状でも良い）中空ペレットを短尺燃料棒に採用
することで、ＦＰガスの放出量が少なくなる分だけ、Ｆ
Ｐガスのガス溜りとしての役割りをもつプレナム部を短
くすることが可能となる。
ペレットの温度を低下させる効果は、中心孔径に依存し
、孔径が大きい程ペレットの温度は低下する。しかし、
孔径を大きくしすぎると、逆に燃料棒中の核分裂性物買
装填量が少なくなり、かえって炉心性能上不経済となる
ので、ペレットの中心孔径については、経済性の観点か
ら適当な大きさを決定することになる。具体的には、中
心孔の大きさはペレット体積の３〜１５′Ｊ６とするこ
とか望ましい。
、孔径が大きい程ペレットの温度は低下する。しかし、
孔径を大きくしすぎると、逆に燃料棒中の核分裂性物買
装填量が少なくなり、かえって炉心性能上不経済となる
ので、ペレットの中心孔径については、経済性の観点か
ら適当な大きさを決定することになる。具体的には、中
心孔の大きさはペレット体積の３〜１５′Ｊ６とするこ
とか望ましい。
ここで、第２図は炉心軸方向位置による熱中性子束分布
とボイド率分布を示したものである０図に示されるよう
に、沸騰水型原子炉では熱中性子束分布はボイド率に依
存し、ボイドの少ない下部の方が熱中性子束密度が大き
くなっている。炉心軸方向中央部付近に位置する短尺燃
料棒プレナム部の長さが削減されれば（本発明のプレナ
ム部長さＬＡ、従来のプレナム部長さｔ、ａン、熱中性
子束密度の比較的高い位置の熱中性子吸収体（具体的に
はプレナム部のスプリング等）が削減されることとなり
、中性子経済が向上する。長尺燃料棒のプレナム部（長
さし）については、図に明らかなように熱中性子束密度
が非常に低いところに位置するので、熱中性子吸収の問
題は大きくならない。
とボイド率分布を示したものである０図に示されるよう
に、沸騰水型原子炉では熱中性子束分布はボイド率に依
存し、ボイドの少ない下部の方が熱中性子束密度が大き
くなっている。炉心軸方向中央部付近に位置する短尺燃
料棒プレナム部の長さが削減されれば（本発明のプレナ
ム部長さＬＡ、従来のプレナム部長さｔ、ａン、熱中性
子束密度の比較的高い位置の熱中性子吸収体（具体的に
はプレナム部のスプリング等）が削減されることとなり
、中性子経済が向上する。長尺燃料棒のプレナム部（長
さし）については、図に明らかなように熱中性子束密度
が非常に低いところに位置するので、熱中性子吸収の問
題は大きくならない。
また、短尺燃料棒のプレナム部を短縮することにより、
短尺燃料棒の発熱体長（有効長）を長くできるので、燃
料集合体出力を高めることが可能となる。あるいは、燃
料集合体出力を一定とすれば、燃料棒の平均線出力密度
（Ｗ／ｃｎ＋）か小さくなり、それたけ熱的余裕か増す
ことになる。
短尺燃料棒の発熱体長（有効長）を長くできるので、燃
料集合体出力を高めることが可能となる。あるいは、燃
料集合体出力を一定とすれば、燃料棒の平均線出力密度
（Ｗ／ｃｎ＋）か小さくなり、それたけ熱的余裕か増す
ことになる。
［実施例］
％１図（ａ）は本発明実施例の短尺燃料棒の断面図であ
る。比較のため、第３図（ａ）で説明した従来の短尺燃
料棒の断面図を第１図（ｂ） として併記する。
る。比較のため、第３図（ａ）で説明した従来の短尺燃
料棒の断面図を第１図（ｂ） として併記する。
第１図（ａ）において、上端栓５．下端栓６で閉止され
た被覆管４内には外径１ＯＩａｌ１１の中空ペレット３
が収納されており、この中空ペレット３には孔径２ＩＩ
ＩＩ＋の中心孔３ａが設けられている。また、中空ペレ
ット３と上端栓５の間にはプレナムスプリング２が介装
され、中空ペレット収納部の上部にプレナム空間１が形
成されている。
た被覆管４内には外径１ＯＩａｌ１１の中空ペレット３
が収納されており、この中空ペレット３には孔径２ＩＩ
ＩＩ＋の中心孔３ａが設けられている。また、中空ペレ
ット３と上端栓５の間にはプレナムスプリング２が介装
され、中空ペレット収納部の上部にプレナム空間１が形
成されている。
一方、第１図（ｂ）に示される従来の端尺燃料棒のペレ
ット１０３には、中心孔３ａは形成されていない。
ット１０３には、中心孔３ａは形成されていない。
これら第１図（ａ） 、 （ｂ）に示された燃料棒に
ついて核分裂反応時のＦＰガス放出率％（＝（ペレット
外に放出された量／核分裂により生成した量） ｘ ｔ
ｏｏ ）及び燃料棒内圧を測定した結果を以下に説明す
る。まず、中心孔を設けていないペレット１０３を用い
た′！ＦＳ１図（ｂ）の短尺燃料棒ては、燃料棒の有効
長（ｊ２ａ Ｌａ ） ２５００ｍｍに対してプレナ
ム長２５０ｍ１１（プレナム長／有効長＝０．１）とし
た時のＦＰガス放出率は１１ｔ、燃料棒内圧は４８ｋｇ
／ｃｍ’であった。これに対し、中空ペレット３を採用
した第１図（ａ）の短尺燃料棒では、燃料棒の有効長（
ＩＬＡ−ＬＡ） ２５００ｍｇ＋に対してプレナム長１
５０ｍｍ （プレナム長／有効長＝ ０．０６）の時
のＦＰガス放出率は８零、燃料棒内圧は４７ｋｇ／ｃ■
２となフた。即ち、中空ペレット３を採用した短尺燃料
棒では、プレナム長を１００ｍｍ短縮しても、Ｆ°Ｐガ
ス放出率及び燃料棒内圧を従来より低く抑えることがで
きるという結果が得られた。
ついて核分裂反応時のＦＰガス放出率％（＝（ペレット
外に放出された量／核分裂により生成した量） ｘ ｔ
ｏｏ ）及び燃料棒内圧を測定した結果を以下に説明す
る。まず、中心孔を設けていないペレット１０３を用い
た′！ＦＳ１図（ｂ）の短尺燃料棒ては、燃料棒の有効
長（ｊ２ａ Ｌａ ） ２５００ｍｍに対してプレナ
ム長２５０ｍ１１（プレナム長／有効長＝０．１）とし
た時のＦＰガス放出率は１１ｔ、燃料棒内圧は４８ｋｇ
／ｃｍ’であった。これに対し、中空ペレット３を採用
した第１図（ａ）の短尺燃料棒では、燃料棒の有効長（
ＩＬＡ−ＬＡ） ２５００ｍｇ＋に対してプレナム長１
５０ｍｍ （プレナム長／有効長＝ ０．０６）の時
のＦＰガス放出率は８零、燃料棒内圧は４７ｋｇ／ｃ■
２となフた。即ち、中空ペレット３を採用した短尺燃料
棒では、プレナム長を１００ｍｍ短縮しても、Ｆ°Ｐガ
ス放出率及び燃料棒内圧を従来より低く抑えることがで
きるという結果が得られた。
この他、プレナム長の短縮を図ることにより、プレナム
部での熱中性子吸収を減少させることが可能となること
は言うまでもない。
部での熱中性子吸収を減少させることが可能となること
は言うまでもない。
また、本発明によれば、プレナム長を短くした分たけ有
効長を伸ばすことも可能であり、上記の例にならえば有
効長２６００ｍｍに対してプレナム長１５０ｍｍ （
プレナム長／有効長４０．０５８ ） として設計す
ることかてきる。この場合のＦＰガス放出率は８°４．
燃料棒内圧は４８ｋｇ７ｃｍ２であった。
効長を伸ばすことも可能であり、上記の例にならえば有
効長２６００ｍｍに対してプレナム長１５０ｍｍ （
プレナム長／有効長４０．０５８ ） として設計す
ることかてきる。この場合のＦＰガス放出率は８°４．
燃料棒内圧は４８ｋｇ７ｃｍ２であった。
［発明の効果］
本発明では、短尺燃料棒と長尺燃料棒とを組み合わせた
燃料集合体において、短尺燃料棒のペレットを中空ペレ
ットとすることで、ペレットの温度を適度に低下させて
ペレットからのＦＰガス放出量を削減することより、燃
料棒内圧を過度に上昇させることなくＦＰガスのガス溜
めであるプレナム部の長さを短縮することを可能として
いる。
燃料集合体において、短尺燃料棒のペレットを中空ペレ
ットとすることで、ペレットの温度を適度に低下させて
ペレットからのＦＰガス放出量を削減することより、燃
料棒内圧を過度に上昇させることなくＦＰガスのガス溜
めであるプレナム部の長さを短縮することを可能として
いる。
即ち、本発明によって、安全性を損なうことなく、プレ
ナム部による熱中性子吸収量を削減し、中性子経済の改
善を図ることができる。
ナム部による熱中性子吸収量を削減し、中性子経済の改
善を図ることができる。
更に、本発明によれば、プレナム部の短縮分だけ燃料棒
有効長を伸長して、燃料集合体の出力を高めたり、ある
いは燃料棒の平均線出力密度を低下させて熱的余裕を増
加させることも可能である。
有効長を伸長して、燃料集合体の出力を高めたり、ある
いは燃料棒の平均線出力密度を低下させて熱的余裕を増
加させることも可能である。
第１図（ａ）は本発明実施例による短尺燃料棒の断面図
、第１図（ｂ）は従来の短尺燃料棒の断面図、第２図は
熱中性子束分布を示すグラフ、第３図（ａ） 、 （ｂ
）はそれぞれ従来の短尺及び長尺燃料棒の断面図、第４
図は短尺燃料棒と長尺燃料棒を組み合わせた燃料集合体
の断面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・・・・プレナム空間 ２・・・・・・プレナムスプリング ３・・・・・・中空ペレット ３ａ・・・中心孔 ４・・・・・・被覆管 ５・・・・・・上端栓 ６・・・・・・下端栓
、第１図（ｂ）は従来の短尺燃料棒の断面図、第２図は
熱中性子束分布を示すグラフ、第３図（ａ） 、 （ｂ
）はそれぞれ従来の短尺及び長尺燃料棒の断面図、第４
図は短尺燃料棒と長尺燃料棒を組み合わせた燃料集合体
の断面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・・・・プレナム空間 ２・・・・・・プレナムスプリング ３・・・・・・中空ペレット ３ａ・・・中心孔 ４・・・・・・被覆管 ５・・・・・・上端栓 ６・・・・・・下端栓
Claims (2)
- （１）軸方向長さの異なる短尺及び長尺の燃料棒が組み
合わされて束ねられた燃料集合体であって、前記短尺及
び長尺の燃料棒が原子燃料ペレット収納部の端部に核分
裂生成ガスによる燃料棒の内圧上昇を抑制するためプレ
ナム部を備えた構造をなす燃料集合体において、 前記短尺燃料棒の原子燃料ペレットが中空形状に形成さ
れたことを特徴とする燃料集合体。 - （２）前記短尺燃料棒プレナム部の長さの短尺燃料棒長
に対する比が、０．１以下であることを特徴とする請求
項１記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2240136A JPH04120497A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2240136A JPH04120497A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120497A true JPH04120497A (ja) | 1992-04-21 |
Family
ID=17055039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2240136A Pending JPH04120497A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04120497A (ja) |
-
1990
- 1990-09-12 JP JP2240136A patent/JPH04120497A/ja active Pending
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