JPH04283692A - 燃料集合体 - Google Patents
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- JPH04283692A JPH04283692A JP3048302A JP4830291A JPH04283692A JP H04283692 A JPH04283692 A JP H04283692A JP 3048302 A JP3048302 A JP 3048302A JP 4830291 A JP4830291 A JP 4830291A JP H04283692 A JPH04283692 A JP H04283692A
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- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000002574 poison Substances 0.000 claims abstract description 37
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims abstract description 37
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims 1
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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
- 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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱特性を改善した燃料集
合体に関する。
合体に関する。
【0002】
【従来の技術】原子炉に装荷される燃料集合体には、初
期反応度を抑制するためおよび集合体内の出力分布を平
坦化するために、ガドリニア(Gd2 O3 )等の可
燃性毒物が添加された可燃性毒物入り燃料棒数本が、通
常の燃料棒の配列の中に適当な位置で配列されている。
期反応度を抑制するためおよび集合体内の出力分布を平
坦化するために、ガドリニア(Gd2 O3 )等の可
燃性毒物が添加された可燃性毒物入り燃料棒数本が、通
常の燃料棒の配列の中に適当な位置で配列されている。
【0003】ところで現在、軽水炉では経済性向上のた
め燃料の高燃焼度化や高出力化が計画されているが、こ
の場合、燃料の照射下における挙動として、燃料棒中心
温度の上昇が問題となる。燃料棒中心温度が上昇すると
、燃料ペレットからの核分裂生成ガス放出量が増加し、
これらの結果燃料ペレットと被覆管との機械的相互作用
の増大が考えられる。
め燃料の高燃焼度化や高出力化が計画されているが、こ
の場合、燃料の照射下における挙動として、燃料棒中心
温度の上昇が問題となる。燃料棒中心温度が上昇すると
、燃料ペレットからの核分裂生成ガス放出量が増加し、
これらの結果燃料ペレットと被覆管との機械的相互作用
の増大が考えられる。
【0004】可燃性毒物入りの燃料棒は、二酸化ウラン
(UO2 )に可燃性毒物としてGd2 O3 を混合
し、圧縮成型後高温で焼結して得られたペレットを被覆
管内に装填したもので、該ペレットには(U,Gd)O
2 固溶体が形成されている。一般に純粋なUO2 の
方が(U,Gd)O2 より熱伝導度が高いので、上記
可燃性毒物入り燃料棒はUO2 ペレットのみを装填し
た燃料棒に比較して実効的な熱伝導度が低くなる傾向を
もち、このため同じ線出力下で運転される場合には、可
燃性毒物入り燃料棒の方が通常の燃料棒より中心温度が
高くなる可能性がある。このため、燃料集合体の熱特性
を考慮した場合、可燃性毒物入り燃料棒の熱的制約が集
合体全体を制約する可能性がある。
(UO2 )に可燃性毒物としてGd2 O3 を混合
し、圧縮成型後高温で焼結して得られたペレットを被覆
管内に装填したもので、該ペレットには(U,Gd)O
2 固溶体が形成されている。一般に純粋なUO2 の
方が(U,Gd)O2 より熱伝導度が高いので、上記
可燃性毒物入り燃料棒はUO2 ペレットのみを装填し
た燃料棒に比較して実効的な熱伝導度が低くなる傾向を
もち、このため同じ線出力下で運転される場合には、可
燃性毒物入り燃料棒の方が通常の燃料棒より中心温度が
高くなる可能性がある。このため、燃料集合体の熱特性
を考慮した場合、可燃性毒物入り燃料棒の熱的制約が集
合体全体を制約する可能性がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記状況に鑑
みてなされたもので、核的な悪影響を及ぼすことなく可
燃性毒物入り燃料棒の熱特性を改善してその中心温度の
上昇を緩和させ、それにより燃料集合体全体の熱的制限
を緩和することを目的とするものである。
みてなされたもので、核的な悪影響を及ぼすことなく可
燃性毒物入り燃料棒の熱特性を改善してその中心温度の
上昇を緩和させ、それにより燃料集合体全体の熱的制限
を緩和することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、可燃性毒物
入り燃料棒に装填される核燃料ペレットの熱伝導度を高
くすることによって達成される。すなわち、本発明は、
可燃性毒物を添加した核燃料ペレットを装填した燃料棒
と、可燃性毒物を添加しない核燃料ペレットを装填した
燃料棒とを配列した燃料集合体において、可燃性毒物を
添加した核燃料ペレットに熱伝導度の高い物質を添加し
て、可燃性毒物を添加した核燃料ペレットの熱伝導度を
可燃性毒物を添加しない核燃料ペレットの熱伝導度と同
等またはそれ以上にするか、または可燃性毒物を添加し
た核燃料ペレットと可燃性毒物を添加しない核燃料ペレ
ットの両方に熱伝導度の高い物質を添加し、その際熱伝
導度の高い物質の添加量を両ペレットにおいて調節して
両ペレットの熱伝導度を同等にすることによって上記目
的を達成するものである。
入り燃料棒に装填される核燃料ペレットの熱伝導度を高
くすることによって達成される。すなわち、本発明は、
可燃性毒物を添加した核燃料ペレットを装填した燃料棒
と、可燃性毒物を添加しない核燃料ペレットを装填した
燃料棒とを配列した燃料集合体において、可燃性毒物を
添加した核燃料ペレットに熱伝導度の高い物質を添加し
て、可燃性毒物を添加した核燃料ペレットの熱伝導度を
可燃性毒物を添加しない核燃料ペレットの熱伝導度と同
等またはそれ以上にするか、または可燃性毒物を添加し
た核燃料ペレットと可燃性毒物を添加しない核燃料ペレ
ットの両方に熱伝導度の高い物質を添加し、その際熱伝
導度の高い物質の添加量を両ペレットにおいて調節して
両ペレットの熱伝導度を同等にすることによって上記目
的を達成するものである。
【0007】
【作用】核燃料ペレットに添加したGd2 O3 は、
燃焼度が約10GWd/tUに達する時点では核的な毒
作用は殆ど消滅する。ところが、UO2 中に固溶した
Gdイオンは初期に添加した量が残るため、ペレットの
熱伝導度への影響はそのまま残る。そこで、本発明では
可燃性毒物入りペレットに熱伝導度の高い物質を添加し
て該ペレットの熱伝導度を改善する。すなわち、可燃性
毒物を添加した核燃料ペレットを製造する場合、熱伝導
度の高い物質、例えばモリブデン金属粉あるいは酸化ベ
リリウム粉等を混合した後、圧縮成形および焼結する。 このようにすることによってこれらの粉末が高熱伝導度
相としてペレット内に存在し、ペレットの熱伝導度を改
善する。
燃焼度が約10GWd/tUに達する時点では核的な毒
作用は殆ど消滅する。ところが、UO2 中に固溶した
Gdイオンは初期に添加した量が残るため、ペレットの
熱伝導度への影響はそのまま残る。そこで、本発明では
可燃性毒物入りペレットに熱伝導度の高い物質を添加し
て該ペレットの熱伝導度を改善する。すなわち、可燃性
毒物を添加した核燃料ペレットを製造する場合、熱伝導
度の高い物質、例えばモリブデン金属粉あるいは酸化ベ
リリウム粉等を混合した後、圧縮成形および焼結する。 このようにすることによってこれらの粉末が高熱伝導度
相としてペレット内に存在し、ペレットの熱伝導度を改
善する。
【0008】また、一般にUO2 ペレットも熱伝導度
が低いので、前記したような中心温度の上昇に伴なう種
々の弊害が生ずる。そこで、本発明では通常のペレット
と可燃性毒物入りペレットの両方に熱伝導度の高い物質
を添加し、それぞれの熱伝導度を改善する。このように
することによって、可燃性毒物入り燃料棒のみでなく、
通常の燃料棒の熱伝導度も改善し、かつ両者の熱特性の
差異を解消して燃料集合体全体の熱特性を改善すること
ができる。
が低いので、前記したような中心温度の上昇に伴なう種
々の弊害が生ずる。そこで、本発明では通常のペレット
と可燃性毒物入りペレットの両方に熱伝導度の高い物質
を添加し、それぞれの熱伝導度を改善する。このように
することによって、可燃性毒物入り燃料棒のみでなく、
通常の燃料棒の熱伝導度も改善し、かつ両者の熱特性の
差異を解消して燃料集合体全体の熱特性を改善すること
ができる。
【0009】
【実施例】実施例 1
本発明の燃料集合体の一実施例を図1を参照して説明す
る。図1において、1はガドリニアを含有しない通常の
燃料棒、2はガドリニアを含有する燃料棒、3はウォー
タロッド、4はチヤンネルボックスである。
る。図1において、1はガドリニアを含有しない通常の
燃料棒、2はガドリニアを含有する燃料棒、3はウォー
タロッド、4はチヤンネルボックスである。
【0010】燃料棒1は、直径12.27mm 、肉厚
0.86mm、長さ4mのジルカロイ−2製燃料被覆管
に、直径10.35mm 、長さ10.3mmのUO2
ペレット(密度約96.5%TD)を約3.7m積層
した後、バネ等の部材を装填し、両端に端栓を溶接した
ものである。
0.86mm、長さ4mのジルカロイ−2製燃料被覆管
に、直径10.35mm 、長さ10.3mmのUO2
ペレット(密度約96.5%TD)を約3.7m積層
した後、バネ等の部材を装填し、両端に端栓を溶接した
ものである。
【0011】燃料棒2もこれと同様であるが、ペレット
に 4.5%濃度のガドリニアが含まれている。そして
ガドリニアを添加したことによる熱伝導度の低下を補い
UO2 ペレットと同等以上とするために、酸化ベリリ
ウム(BeO)を1.6 wt%添加した。なお、酸化
ベリリウムの添加量はガドリニアの濃度に対応して任意
に決めることができる。
に 4.5%濃度のガドリニアが含まれている。そして
ガドリニアを添加したことによる熱伝導度の低下を補い
UO2 ペレットと同等以上とするために、酸化ベリリ
ウム(BeO)を1.6 wt%添加した。なお、酸化
ベリリウムの添加量はガドリニアの濃度に対応して任意
に決めることができる。
【0012】ウォータロッド3はジルカロイ製の管で、
核燃料ペレットは装填されていない。また、ウォータロ
ッドの中間部は上部および下部に比べ太径となっている
。ウォータロッドの側面には孔が設けられ、内部を冷却
水が通過するようになっている。
核燃料ペレットは装填されていない。また、ウォータロ
ッドの中間部は上部および下部に比べ太径となっている
。ウォータロッドの側面には孔が設けられ、内部を冷却
水が通過するようになっている。
【0013】本実施例の燃料集合体はガドリニア入り燃
料棒と通常のUO2燃料棒の熱伝導度が同一であり、燃
料集合体全体としての熱特性は従来のものより優れてい
る。
料棒と通常のUO2燃料棒の熱伝導度が同一であり、燃
料集合体全体としての熱特性は従来のものより優れてい
る。
【0014】実施例 2
実施例1と同様にして、ただし酸化ベリリウムの代わり
にモリブデン粉末 4.5%を添加した。この燃料集合
体も熱特性が従来のものより優れている。
にモリブデン粉末 4.5%を添加した。この燃料集合
体も熱特性が従来のものより優れている。
【0015】実施例 3
実施例1と同様な燃料集合体において、高熱伝導物質と
して酸化ベリリウムを用い、ガドリニアを含まない燃料
棒1のペレットには酸化ベリリウムを 0.6wt%添
加し、ガドリニアを含む燃料棒2には酸化ベリリウムを
2.2wt%添加した。これによりすべての燃料棒が
ほぼ等しい熱伝導度を有し、かつ従来の燃料に比べて平
均で約5%熱伝導度が優れたものが得られた。
して酸化ベリリウムを用い、ガドリニアを含まない燃料
棒1のペレットには酸化ベリリウムを 0.6wt%添
加し、ガドリニアを含む燃料棒2には酸化ベリリウムを
2.2wt%添加した。これによりすべての燃料棒が
ほぼ等しい熱伝導度を有し、かつ従来の燃料に比べて平
均で約5%熱伝導度が優れたものが得られた。
【0016】実施例 4
実施例3において、高熱伝導物質として酸化ベリリウム
の代わりにモリブデン粉末を用い、ガドリニアを含まな
い燃料棒1のペレットにはモリブデンを 1.5wt%
添加し、ガドリニアを含む燃料棒2にはモリブデンを
6.0wt%添加した。これにより、実施例3と同様な
効果を奏した。
の代わりにモリブデン粉末を用い、ガドリニアを含まな
い燃料棒1のペレットにはモリブデンを 1.5wt%
添加し、ガドリニアを含む燃料棒2にはモリブデンを
6.0wt%添加した。これにより、実施例3と同様な
効果を奏した。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、可燃性毒物入り燃料棒
を含む燃料集合体中のすべての燃料棒の実効的な熱伝導
度を同等にすることができ、あるいは、すべての燃料棒
の実効的な熱伝導度を向上させながら同等にすることが
できるので、燃料集合体全体の熱特性を改善し、燃料棒
中心温度上昇に伴なう種々の問題を解決することができ
る。
を含む燃料集合体中のすべての燃料棒の実効的な熱伝導
度を同等にすることができ、あるいは、すべての燃料棒
の実効的な熱伝導度を向上させながら同等にすることが
できるので、燃料集合体全体の熱特性を改善し、燃料棒
中心温度上昇に伴なう種々の問題を解決することができ
る。
【図1】本発明の一実施例である燃料集合体の断面図。
【符号の説明】
1…ガドリニアを含有しない燃料棒、2…ガドリニアを
含有する燃料棒、3…ウォータロッド、4…チャンネル
ボックス。
含有する燃料棒、3…ウォータロッド、4…チャンネル
ボックス。
Claims (2)
- 【請求項1】 可燃性毒物を添加した核燃料ペレット
を装填した燃料棒と、可燃性毒物を添加しない核燃料ペ
レットを装填した燃料棒とを配列した燃料集合体におい
て、可燃性毒物を添加した核燃料ペレットに熱伝導度の
高い物質を添加して、可燃性毒物を添加した核燃料ペレ
ットの熱伝導度を可燃性毒物を添加しない核燃料ペレッ
トの熱伝導度と同等またはそれ以上にしたことを特徴と
する燃料集合体。 - 【請求項2】 可燃性毒物を添加した核燃料ペレット
を装填した燃料棒と、可燃性毒物を添加しない核燃料ペ
レットを装填した燃料棒とを配列した燃料集合体におい
て、可燃性毒物を添加した核燃料ペレットと可燃性毒物
を添加しない核燃料ペレットの両方に熱伝導度の高い物
質を添加し、その際熱伝導度の高い物質の添加量を両ペ
レットにおいて調節して両ペレットの熱伝導度を同等に
したことを特徴とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3048302A JP2992106B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3048302A JP2992106B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04283692A true JPH04283692A (ja) | 1992-10-08 |
| JP2992106B2 JP2992106B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=12799640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3048302A Expired - Fee Related JP2992106B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2992106B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023516854A (ja) * | 2020-01-09 | 2023-04-21 | ウェスティングハウス エレクトリック カンパニー エルエルシー | 核燃料アセンブリおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP3048302A patent/JP2992106B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023516854A (ja) * | 2020-01-09 | 2023-04-21 | ウェスティングハウス エレクトリック カンパニー エルエルシー | 核燃料アセンブリおよびその製造方法 |
| US12525368B2 (en) | 2020-01-09 | 2026-01-13 | Westinghouse Electric Company Llc | Method of forming a unitary nuclear fuel segment by heat bonding a thermally conductive layer deposited on a first fuel layer to a thermally conductive layer deposited on a second fuel layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2992106B2 (ja) | 1999-12-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
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