JPH04290989A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
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- JPH04290989A JPH04290989A JP3054365A JP5436591A JPH04290989A JP H04290989 A JPH04290989 A JP H04290989A JP 3054365 A JP3054365 A JP 3054365A JP 5436591 A JP5436591 A JP 5436591A JP H04290989 A JPH04290989 A JP H04290989A
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- rods
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- rod
- fuel rods
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- 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】本発明は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ
）における燃料集合体に係り、特に、プルトニウムを燃
料とするＭＯｘ燃料集合体に好適な燃料集合体の改善に
関する。
）における燃料集合体に係り、特に、プルトニウムを燃
料とするＭＯｘ燃料集合体に好適な燃料集合体の改善に
関する。
【０００２】
【従来の技術】プルトニウムを核分裂性物質とする燃料
（ＭＯｘ燃料）を軽水炉で使用する場合、プルトニウム
はウランに較べ特徴的な性質をもつ。図８は、ウラン２
３５，プルトニウム２３９，プルトニウム２４０の中性
子吸収断面積を示す。ここでウラン２３５，プルトニウ
ム２３９が核分裂性物質であり、ウラン燃料を使用する
燃料集合体では、このウラン２３５による中性子吸収，
核分裂によるエネルギ発生が支配的である。プルトニウ
ムを燃料とするＭＯｘ燃料集合体の場合は、プルトニウ
ム２３９による中性子吸収及び核分裂によりエネルギの
大部分が発生する。ところで、ＭＯｘ燃料に使用される
プルトニウムはプルトニウム２３９だけではなく、その
他のプルトニウム同位体もともに含まれている。この中
で、特に、プルトニウム２４０は中性子エネルギ１ｅＶ
付近に大きな中性子吸収断面積を持つため、この１ｅＶ
のピークで多くの中性子が吸収されてしまい、その結果
、１ｅＶよりも小さな熱エネルギ領域での中性子スペク
トルはＭＯｘ燃料の方がウラン燃料の場合よりも小さく
なる。すなわち、ＭＯｘ燃料の方がウラン燃料よりも中
性子スペクトルが硬い。また、燃料経済性の向上を図る
ため燃料の高燃焼度化を図る場合、通常、濃縮度を高め
ることが必要で、ウラン２３５は熱中性子の強い吸収体
であるためこの場合も中性子スペクトルが硬くなる。
（ＭＯｘ燃料）を軽水炉で使用する場合、プルトニウム
はウランに較べ特徴的な性質をもつ。図８は、ウラン２
３５，プルトニウム２３９，プルトニウム２４０の中性
子吸収断面積を示す。ここでウラン２３５，プルトニウ
ム２３９が核分裂性物質であり、ウラン燃料を使用する
燃料集合体では、このウラン２３５による中性子吸収，
核分裂によるエネルギ発生が支配的である。プルトニウ
ムを燃料とするＭＯｘ燃料集合体の場合は、プルトニウ
ム２３９による中性子吸収及び核分裂によりエネルギの
大部分が発生する。ところで、ＭＯｘ燃料に使用される
プルトニウムはプルトニウム２３９だけではなく、その
他のプルトニウム同位体もともに含まれている。この中
で、特に、プルトニウム２４０は中性子エネルギ１ｅＶ
付近に大きな中性子吸収断面積を持つため、この１ｅＶ
のピークで多くの中性子が吸収されてしまい、その結果
、１ｅＶよりも小さな熱エネルギ領域での中性子スペク
トルはＭＯｘ燃料の方がウラン燃料の場合よりも小さく
なる。すなわち、ＭＯｘ燃料の方がウラン燃料よりも中
性子スペクトルが硬い。また、燃料経済性の向上を図る
ため燃料の高燃焼度化を図る場合、通常、濃縮度を高め
ることが必要で、ウラン２３５は熱中性子の強い吸収体
であるためこの場合も中性子スペクトルが硬くなる。
【０００３】中性子スペクトルが硬くなると熱中性子の
強い吸収体である制御棒及びガドリニア（Ｇｄ）等の可
燃性毒物の反応度価値が低下する。すなわち、プルトニ
ウム（あるいは高燃焼度燃料の場合ウラン２３５）によ
る中性子吸収が大きいため、燃料集合体内で制御棒やＧ
ｄに吸収される熱中性子が減少し、炉停止余裕等の反応
度制御に影響を及ぼす。
強い吸収体である制御棒及びガドリニア（Ｇｄ）等の可
燃性毒物の反応度価値が低下する。すなわち、プルトニ
ウム（あるいは高燃焼度燃料の場合ウラン２３５）によ
る中性子吸収が大きいため、燃料集合体内で制御棒やＧ
ｄに吸収される熱中性子が減少し、炉停止余裕等の反応
度制御に影響を及ぼす。
【０００４】この課題に対し、特願昭６３−１５４７４
６号明細書や特開平１−１６２１８９ 号公報はＧｄ燃
料棒を熱中性子束の大きい水ロッド隣接部に配置するこ
とでＧｄ価値を高めてＧｄによる反応度制御量を増加す
る手段が示されている。
６号明細書や特開平１−１６２１８９ 号公報はＧｄ燃
料棒を熱中性子束の大きい水ロッド隣接部に配置するこ
とでＧｄ価値を高めてＧｄによる反応度制御量を増加す
る手段が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術は、Ｇ
ｄ等の可燃性毒物価値を増大するためにＧｄ燃料棒を水
ロッドに隣接配置している。しかし、この従来技術は制
御棒価値増加に対する手段がとられておらず、これだけ
では、エネルギ資源有効利用のためにプルトニウム富化
度を高めた高燃焼ＭＯｘ燃料を用いる場合、その反応度
の有効制御が課題である。図４はウラン，プルトニウム
濃度と制御棒価値を示しており、ＭＯｘ利用，高燃焼度
化を図る場合、反応度制御に影響する。
ｄ等の可燃性毒物価値を増大するためにＧｄ燃料棒を水
ロッドに隣接配置している。しかし、この従来技術は制
御棒価値増加に対する手段がとられておらず、これだけ
では、エネルギ資源有効利用のためにプルトニウム富化
度を高めた高燃焼ＭＯｘ燃料を用いる場合、その反応度
の有効制御が課題である。図４はウラン，プルトニウム
濃度と制御棒価値を示しており、ＭＯｘ利用，高燃焼度
化を図る場合、反応度制御に影響する。
【０００６】反応度制御のため、水ロッドに隣接するＧ
ｄ燃料棒を増やすと、燃料設計は複雑になり加工費が上
昇してしまう。特に、ＭＯｘ燃料の場合、成型加工費が
高いため、製造費の観点からは、可燃性毒物入り燃料は
プルトニウム燃料棒ではなくウラン燃料棒にＧｄを加え
た燃料とすることで燃料製造設備の一部をウラン燃料集
合体と共有化することが望まれＧｄ燃料棒本数を増加す
れば、それだけＭＯｘ燃料の装荷量が減少する。
ｄ燃料棒を増やすと、燃料設計は複雑になり加工費が上
昇してしまう。特に、ＭＯｘ燃料の場合、成型加工費が
高いため、製造費の観点からは、可燃性毒物入り燃料は
プルトニウム燃料棒ではなくウラン燃料棒にＧｄを加え
た燃料とすることで燃料製造設備の一部をウラン燃料集
合体と共有化することが望まれＧｄ燃料棒本数を増加す
れば、それだけＭＯｘ燃料の装荷量が減少する。
【０００７】また、この課題はウラン燃料でも、経済性
向上，高燃焼度化達成のため、濃縮度を高めた場合には
共通のものである。
向上，高燃焼度化達成のため、濃縮度を高めた場合には
共通のものである。
【０００８】本発明の目的は、プルトニウム富化度の高
いＭＯｘ燃料や高濃縮ウラン燃料の反応度制御を満足す
る手段において、可燃性毒物入り燃料棒数を最小とし、
その分、十分な制御棒価値を確保するのに好適な燃料集
合体を提供することにある。
いＭＯｘ燃料や高濃縮ウラン燃料の反応度制御を満足す
る手段において、可燃性毒物入り燃料棒数を最小とし、
その分、十分な制御棒価値を確保するのに好適な燃料集
合体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、格子状に
配列された複数本の燃料棒，水ロッドを持つ燃料集合体
の水平断面において、燃料棒中心間距離の中点、または
、最外周燃料棒の中心から隣接する燃料集合体外周に下
ろした垂線と前記外周の交点を結ぶ線によって囲まれる
複数の前記燃料棒と水ロッド又は水ロッドの一部からな
る領域Ａと、複数の燃料棒をもつそれ以外の領域Ｂをも
ち、かつ、前記領域Ａに含まれる燃料棒のうち８０％以
上が可燃性毒物を含み、前記領域Ｂに含まれる大部分の
燃料棒が可燃性毒物を含まないことを特徴とする水平断
面を持つ燃料集合体により達成される。
配列された複数本の燃料棒，水ロッドを持つ燃料集合体
の水平断面において、燃料棒中心間距離の中点、または
、最外周燃料棒の中心から隣接する燃料集合体外周に下
ろした垂線と前記外周の交点を結ぶ線によって囲まれる
複数の前記燃料棒と水ロッド又は水ロッドの一部からな
る領域Ａと、複数の燃料棒をもつそれ以外の領域Ｂをも
ち、かつ、前記領域Ａに含まれる燃料棒のうち８０％以
上が可燃性毒物を含み、前記領域Ｂに含まれる大部分の
燃料棒が可燃性毒物を含まないことを特徴とする水平断
面を持つ燃料集合体により達成される。
【００１０】また、この目的は、上述の領域Ａに含まれ
る燃料棒は燃料格子配列の最外周をなす四つの燃料棒列
のうち少なくとも直角に交わる二つの燃料列から数えて
三列以上離れた燃料集合体により達成様れる。
る燃料棒は燃料格子配列の最外周をなす四つの燃料棒列
のうち少なくとも直角に交わる二つの燃料列から数えて
三列以上離れた燃料集合体により達成様れる。
【００１１】また、この目的は、上述の四つの燃料棒列
のすべてから三列以上離れた燃料集合体により達成され
る。
のすべてから三列以上離れた燃料集合体により達成され
る。
【００１２】また、この目的は、燃料集合体において燃
料格子配列が十四行十四列であり、燃料棒を四本配置可
能な領域に一本配置可能な太径水ロッドを十三本もつ燃
料集合体によって達成される。
料格子配列が十四行十四列であり、燃料棒を四本配置可
能な領域に一本配置可能な太径水ロッドを十三本もつ燃
料集合体によって達成される。
【００１３】また、この目的は、前記領域Ａに含まれる
全ての燃料棒が可燃性毒物をもつ燃料集合体によって達
成される。
全ての燃料棒が可燃性毒物をもつ燃料集合体によって達
成される。
【００１４】
【作用】本発明によれば、燃料集合体水平断面は大部分
が可燃性毒物を持つ複数の燃料棒と水ロッド又は水ロッ
ドの一部から構成される閉領域Ａと、燃料棒の大部分が
可燃性毒物を含んでいない領域Ｂの二つの領域のみから
構成される。可燃性毒物入り燃料棒、例えば、Ｇｄ燃料
棒であるが、Ｇｄ燃料棒は前記領域Ａ内のみにあるため
、このＧｄ燃料棒は燃料集合体内の熱中性子束分布を領
域Ａにおいて減少させ、領域Ｂで増大をもたらす作用が
ある。
が可燃性毒物を持つ複数の燃料棒と水ロッド又は水ロッ
ドの一部から構成される閉領域Ａと、燃料棒の大部分が
可燃性毒物を含んでいない領域Ｂの二つの領域のみから
構成される。可燃性毒物入り燃料棒、例えば、Ｇｄ燃料
棒であるが、Ｇｄ燃料棒は前記領域Ａ内のみにあるため
、このＧｄ燃料棒は燃料集合体内の熱中性子束分布を領
域Ａにおいて減少させ、領域Ｂで増大をもたらす作用が
ある。
【００１５】すなわち、領域ＡとＢを燃料集合体内に設
けたことにより燃料集合体内水平方向の熱中性子束分布
に大きな変化をつけ、領域Ｂの熱中性子束分布／領域Ａ
の熱中性子束分布の比を増大する作用がある。領域Ｂは
炉心において領域Ａよりも制御棒により近い領域に位置
することになる。このため、制御棒により制御できる熱
中性子量が増加する。そして制御棒価値は、制御棒位置
の熱中性子束の二乗にほぼ比例するため、制御棒価値を
増加し、反応度制御効果を高める作用がある。この効果
を得るためには領域Ｂの大部分の燃料棒は可燃性毒物を
含まないようにすることが必要である。また、領域Ａの
燃料はすべて可燃性毒物を含むか、可燃性毒物を含まな
い燃料棒を含むとしても図５，図７の実施例に示すよう
に、８０％以上は可燃性毒物入り燃料とすることで領域
Ｂの熱中性子束を増大し、制御棒価値を高める作用があ
る。
けたことにより燃料集合体内水平方向の熱中性子束分布
に大きな変化をつけ、領域Ｂの熱中性子束分布／領域Ａ
の熱中性子束分布の比を増大する作用がある。領域Ｂは
炉心において領域Ａよりも制御棒により近い領域に位置
することになる。このため、制御棒により制御できる熱
中性子量が増加する。そして制御棒価値は、制御棒位置
の熱中性子束の二乗にほぼ比例するため、制御棒価値を
増加し、反応度制御効果を高める作用がある。この効果
を得るためには領域Ｂの大部分の燃料棒は可燃性毒物を
含まないようにすることが必要である。また、領域Ａの
燃料はすべて可燃性毒物を含むか、可燃性毒物を含まな
い燃料棒を含むとしても図５，図７の実施例に示すよう
に、８０％以上は可燃性毒物入り燃料とすることで領域
Ｂの熱中性子束を増大し、制御棒価値を高める作用があ
る。
【００１６】また、領域Ａの燃料棒を最外周燃料棒列の
少なくとも直角に交わる二列から三列以上離したことで
、領域Ｂに面して制御棒が挿入されたとき、制御棒と可
燃性毒物による熱中性吸収の競合を防ぐ作用がある。
少なくとも直角に交わる二列から三列以上離したことで
、領域Ｂに面して制御棒が挿入されたとき、制御棒と可
燃性毒物による熱中性吸収の競合を防ぐ作用がある。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例を図１，５，６および図７を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００１８】図１は本発明の第一の実施例の燃料集合体
の水平断面図である。その構成は、１は燃料集合体であ
り、プルトニウムを含む混合酸化物燃料棒２，可燃性毒
物のＧｄ入りウラン燃料棒３及び３ａを正方格子状に配
列し、さらに太径水ロッド４及び４ａを十三本配設した
ものである。
の水平断面図である。その構成は、１は燃料集合体であ
り、プルトニウムを含む混合酸化物燃料棒２，可燃性毒
物のＧｄ入りウラン燃料棒３及び３ａを正方格子状に配
列し、さらに太径水ロッド４及び４ａを十三本配設した
ものである。
【００１９】図中、Ａの正方領域は、燃料棒配列八行×
八列に相当する大きさを持つ。この領域Ａは可燃性毒物
Ｇｄ入り燃料棒三十二本と太径水ロッド八本分（５本＋
１／２本×４＋１／４本×４）から成る。また。領域Ａ
内の可燃性毒物Ｇｄ入り燃料棒のうち３ａで示した十六
本は、隣接するものがＧｄ入り燃料棒又は水ロッドとな
っている。水ロッドに着目すれば、４ａで示した水ロッ
ド五本は、隣接するものがＧｄ入り燃料棒又は水ロッド
であるという特徴がある。
八列に相当する大きさを持つ。この領域Ａは可燃性毒物
Ｇｄ入り燃料棒三十二本と太径水ロッド八本分（５本＋
１／２本×４＋１／４本×４）から成る。また。領域Ａ
内の可燃性毒物Ｇｄ入り燃料棒のうち３ａで示した十六
本は、隣接するものがＧｄ入り燃料棒又は水ロッドとな
っている。水ロッドに着目すれば、４ａで示した水ロッ
ド五本は、隣接するものがＧｄ入り燃料棒又は水ロッド
であるという特徴がある。
【００２０】図中、Ｂの領域は、１１２本のＧｄを含ま
ない燃料棒２と、水ロッド４から成り、領域Ａをとり囲
んでいる。
ない燃料棒２と、水ロッド４から成り、領域Ａをとり囲
んでいる。
【００２１】領域Ａ内にある燃料棒は、その全てがＧｄ
入り燃料棒である。そして、本燃料集合体断面内にある
全てのＧｄ入り燃料棒は、水ロッドに隣接する。さらに
この全てのＧｄ入り燃料棒は各々二本の水ロッドに隣接
する。
入り燃料棒である。そして、本燃料集合体断面内にある
全てのＧｄ入り燃料棒は、水ロッドに隣接する。さらに
この全てのＧｄ入り燃料棒は各々二本の水ロッドに隣接
する。
【００２２】一方、領域Ａは水ロッドの配置により中性
子スペクトルを柔らかくしているが、熱中性子の強い吸
収体であるＧｄを配置したことにより、この領域の平均
熱中性子束は低下することになる。領域Ａを囲む領域Ｂ
内は、領域Ａに較べ水ロッド（すなわち中性子減速材）
は少ないが、本燃料を用いて炉心を構成した場合には隣
接燃料集合体との間、すなわち、制御棒が挿入される領
域に水ギャップが形成される。従って主としてこの水ギ
ャップ部の水（減速材）により領域Ｂの中性子スペクト
ルは柔かくなる。領域Ｂの特徴は、そこで使用されてい
る全ての燃料棒がＧｄを含まないことである。従って燃
料集合体内水平断面内の熱中性子束分布は、領域Ａ内で
くぼみ、その分相対的に領域Ｂで増大する。本発明によ
る燃料集合体をＢＷＲ炉心で使用した場合、図１に示す
ように制御棒５，５′は領域Ｂのみに隣接するようにし
て、炉心内の隣接燃料集合体間に生じるギャップ部に挿
入されるため、本発明のようにして制微棒領域側の熱中
性子束を増加させたことにより、制御棒価値を大幅に高
めることができる。
子スペクトルを柔らかくしているが、熱中性子の強い吸
収体であるＧｄを配置したことにより、この領域の平均
熱中性子束は低下することになる。領域Ａを囲む領域Ｂ
内は、領域Ａに較べ水ロッド（すなわち中性子減速材）
は少ないが、本燃料を用いて炉心を構成した場合には隣
接燃料集合体との間、すなわち、制御棒が挿入される領
域に水ギャップが形成される。従って主としてこの水ギ
ャップ部の水（減速材）により領域Ｂの中性子スペクト
ルは柔かくなる。領域Ｂの特徴は、そこで使用されてい
る全ての燃料棒がＧｄを含まないことである。従って燃
料集合体内水平断面内の熱中性子束分布は、領域Ａ内で
くぼみ、その分相対的に領域Ｂで増大する。本発明によ
る燃料集合体をＢＷＲ炉心で使用した場合、図１に示す
ように制御棒５，５′は領域Ｂのみに隣接するようにし
て、炉心内の隣接燃料集合体間に生じるギャップ部に挿
入されるため、本発明のようにして制微棒領域側の熱中
性子束を増加させたことにより、制御棒価値を大幅に高
めることができる。
【００２３】図２は、第一は本実施例の冷温時制御棒価
値の燃焼変化を示すものである。
値の燃焼変化を示すものである。
【００２４】制御棒挿入時と引抜時の燃料集合体の反応
度差を、制御棒引抜時の反応度に対する割合で表わした
ものである。
度差を、制御棒引抜時の反応度に対する割合で表わした
ものである。
【００２５】本発明による効果は、図中Ｘで示した燃焼
度範囲における制御棒価値の燃焼変化によく表われる。 燃焼度０ＧＷｄ／ｔの時はＧｄはまだ燃焼していないた
め、燃焼を通じて熱中性子吸収効果が最大である。従っ
て、図１の領域Ａ部の平均熱中性子束は燃料集合体水平
断面内の平均中性子束分布に対して減少し、相対的に領
域Ｂの平均熱中性子束は著しく増大する。すなわち、領
域Ｂの平均熱中性子束／領域Ａの平均熱中性子束の比が
大きい。制御棒価値は、制御棒位置の熱中性子束のおよ
そ二乗に比例するため、制御棒による反応度制御効果は
大きい。この効果は燃焼が進むと小さくなる。すなわち
、燃焼とともにＧｄは熱中性子を吸収して減少していく
ためである。そのため、領域Ａと領域Ｂの熱中性子束の
比は次第に小さくなり、制御棒によって吸収しやすい熱
中性子束が減少する。このため、制御棒価値は範囲Ｘで
燃焼とともに減少していく。Ｇｄは燃焼度Ｘ１ 付近で
、ほとんど燃えつきてしまう。なお、燃焼度がＸ１ よ
りも大きくなると制御棒価値はまた増加しはじめるが、
これはＧｄがほとんど燃えてしまうと核分裂性物質（プ
ルトニウム）の燃焼が進み、制御棒引抜時の燃料集合体
の中性子無限増倍率が小さくなるので、制御棒挿入時と
引抜時の反応度差の占める割合が大きくなるためである
。
度範囲における制御棒価値の燃焼変化によく表われる。 燃焼度０ＧＷｄ／ｔの時はＧｄはまだ燃焼していないた
め、燃焼を通じて熱中性子吸収効果が最大である。従っ
て、図１の領域Ａ部の平均熱中性子束は燃料集合体水平
断面内の平均中性子束分布に対して減少し、相対的に領
域Ｂの平均熱中性子束は著しく増大する。すなわち、領
域Ｂの平均熱中性子束／領域Ａの平均熱中性子束の比が
大きい。制御棒価値は、制御棒位置の熱中性子束のおよ
そ二乗に比例するため、制御棒による反応度制御効果は
大きい。この効果は燃焼が進むと小さくなる。すなわち
、燃焼とともにＧｄは熱中性子を吸収して減少していく
ためである。そのため、領域Ａと領域Ｂの熱中性子束の
比は次第に小さくなり、制御棒によって吸収しやすい熱
中性子束が減少する。このため、制御棒価値は範囲Ｘで
燃焼とともに減少していく。Ｇｄは燃焼度Ｘ１ 付近で
、ほとんど燃えつきてしまう。なお、燃焼度がＸ１ よ
りも大きくなると制御棒価値はまた増加しはじめるが、
これはＧｄがほとんど燃えてしまうと核分裂性物質（プ
ルトニウム）の燃焼が進み、制御棒引抜時の燃料集合体
の中性子無限増倍率が小さくなるので、制御棒挿入時と
引抜時の反応度差の占める割合が大きくなるためである
。
【００２６】従来のＭＯｘ燃料集合体の制御棒価値燃焼
変化の概略を図２中の一点鎖線で示す。本発明による制
御棒価値増加の効果は、領域Ｂの熱中性子束／領域Ａの
熱中性子束の比が大きい０ＧＷｄ／ｔにおいて、約３〜
４％Δｋ／ｋ得ることができる。
変化の概略を図２中の一点鎖線で示す。本発明による制
御棒価値増加の効果は、領域Ｂの熱中性子束／領域Ａの
熱中性子束の比が大きい０ＧＷｄ／ｔにおいて、約３〜
４％Δｋ／ｋ得ることができる。
【００２７】出力運転時にも図２と同様の制御棒価値改
善の作用があるため、出力運転時の余剰反応度制御に効
果がある。
善の作用があるため、出力運転時の余剰反応度制御に効
果がある。
【００２８】また、水ロッドは領域Ａ内において等間隔
に配置され、領域Ａ内の全体にわたって中性子スペクト
ルを柔らかくする効果を持つ。このため、Ｇｄ燃料棒は
中性子スペクトルが柔らかい、すなわち、熱中性子割合
の高い領域に配置されているため、燃焼初期の余剰反応
度を制御するのに十分な反応度価値を得ることができる
。
に配置され、領域Ａ内の全体にわたって中性子スペクト
ルを柔らかくする効果を持つ。このため、Ｇｄ燃料棒は
中性子スペクトルが柔らかい、すなわち、熱中性子割合
の高い領域に配置されているため、燃焼初期の余剰反応
度を制御するのに十分な反応度価値を得ることができる
。
【００２９】本発明の第二の実施例を図５に示す。本実
施例は特開平１−１６２１８９ 号公報の第一の実施例
と同じ燃料棒配列が十四行十四列で太径水ロッド９本を
もつ燃料集合体と同じ燃料格子で、高燃焼度化のため濃
縮度を約６ｗｔ％としたウラン燃料集合体である。本実
施例は三十二本のＧｄ入り燃料棒３と水ロッド４及びＧ
ｄを含まない４本の燃料棒とからなる閉領域Ａが、燃料
集合体外周部から数えて四層目にある。領域Ａ内の燃料
棒のうち、約８９％がＧｄ入り燃料棒である。領域Ａを
とりまく燃料棒は、すべてＧｄを含まない燃料棒である
。水ロッドのうち四本は領域ＡとＢにまたがっており、
領域Ｂの熱中性子スペクトルをさらに柔らかくする働き
をする。本実施例でも同様に領域ＡにおいてＧｄ棒によ
る熱中性子吸収効果が大きいため、相対的に領域Ｂの熱
中性子束を増大できる。このため、本燃料集合体を、本
燃料集合体及び制御棒５及び５′から構成される燃料格
子炉心に使用した場合、制御棒価値を十分増加でき、こ
れによって高濃縮燃料であるにもかかわらず炉停止余裕
を増やすことができる効果がある。
施例は特開平１−１６２１８９ 号公報の第一の実施例
と同じ燃料棒配列が十四行十四列で太径水ロッド９本を
もつ燃料集合体と同じ燃料格子で、高燃焼度化のため濃
縮度を約６ｗｔ％としたウラン燃料集合体である。本実
施例は三十二本のＧｄ入り燃料棒３と水ロッド４及びＧ
ｄを含まない４本の燃料棒とからなる閉領域Ａが、燃料
集合体外周部から数えて四層目にある。領域Ａ内の燃料
棒のうち、約８９％がＧｄ入り燃料棒である。領域Ａを
とりまく燃料棒は、すべてＧｄを含まない燃料棒である
。水ロッドのうち四本は領域ＡとＢにまたがっており、
領域Ｂの熱中性子スペクトルをさらに柔らかくする働き
をする。本実施例でも同様に領域ＡにおいてＧｄ棒によ
る熱中性子吸収効果が大きいため、相対的に領域Ｂの熱
中性子束を増大できる。このため、本燃料集合体を、本
燃料集合体及び制御棒５及び５′から構成される燃料格
子炉心に使用した場合、制御棒価値を十分増加でき、こ
れによって高濃縮燃料であるにもかかわらず炉停止余裕
を増やすことができる効果がある。
【００３０】図６は本発明の第三の実施例である。本実
施例は第二の実施例と同様１４×１４燃料棒配列で九本
の水ロッドを持つものであり、閉領域Ａは燃料棒配列八
行×八列相当の正方領域であり燃料集合体最外周から三
層目に位置する。領域Ａ内の燃料棒は全てＧｄ燃料棒で
ある。原理，効果は第一，第二の実施例と同様である。
施例は第二の実施例と同様１４×１４燃料棒配列で九本
の水ロッドを持つものであり、閉領域Ａは燃料棒配列八
行×八列相当の正方領域であり燃料集合体最外周から三
層目に位置する。領域Ａ内の燃料棒は全てＧｄ燃料棒で
ある。原理，効果は第一，第二の実施例と同様である。
【００３１】本発明の第四の実施例を図７に示す。本実
施例は、燃料棒配列九行九列をもち、太径水ロッド二本
及びそのまわりの可燃性毒物としてＧｄを含んだウラン
燃料棒十四本とＧｄを含まない、プルトニウムを含む混
合酸化物燃料一本からなる閉領域Ａを持つ。領域Ａをと
りまく領域Ｂの燃料棒はすべてプルトニウム入り混合酸
化物燃料棒である。
施例は、燃料棒配列九行九列をもち、太径水ロッド二本
及びそのまわりの可燃性毒物としてＧｄを含んだウラン
燃料棒十四本とＧｄを含まない、プルトニウムを含む混
合酸化物燃料一本からなる閉領域Ａを持つ。領域Ａをと
りまく領域Ｂの燃料棒はすべてプルトニウム入り混合酸
化物燃料棒である。
【００３２】領域Ａに含まれる燃料棒は直角に交わる最
外周燃料棒列のＣとＤから数えて五層目から位置する。 このため燃料集合体内の熱中性子束は領域Ａで小さく押
さえられ、領域Ｂの熱中性子束が増加する。本実施例の
燃料は、領域Ｂのみが制御棒に面するよう燃料集合体を
炉心内に配置して使用することにより本発明の目的が達
成できる。
外周燃料棒列のＣとＤから数えて五層目から位置する。 このため燃料集合体内の熱中性子束は領域Ａで小さく押
さえられ、領域Ｂの熱中性子束が増加する。本実施例の
燃料は、領域Ｂのみが制御棒に面するよう燃料集合体を
炉心内に配置して使用することにより本発明の目的が達
成できる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、ＭＯｘ燃料集合体、あ
るいは、高濃縮ウラン燃料集合体において、本数の８０
％以上が可燃性毒物をもつ燃料棒と水ロッドから成る領
域Ａと、燃料棒の大部分が可燃性毒物を含まないその他
の領域Ｂを設け、領域Ａ内の燃料棒は燃料集合体燃料棒
配列最外周列のうち少なくとも直角に交わる二列から三
列以上離れた場所に置いたことにより制御棒に面する領
域Ｂの熱中性子束を増加する機能を持つ。これにより制
御棒価値を満足する効果がある。
るいは、高濃縮ウラン燃料集合体において、本数の８０
％以上が可燃性毒物をもつ燃料棒と水ロッドから成る領
域Ａと、燃料棒の大部分が可燃性毒物を含まないその他
の領域Ｂを設け、領域Ａ内の燃料棒は燃料集合体燃料棒
配列最外周列のうち少なくとも直角に交わる二列から三
列以上離れた場所に置いたことにより制御棒に面する領
域Ｂの熱中性子束を増加する機能を持つ。これにより制
御棒価値を満足する効果がある。
【図１】本発明の実施例の燃料集合体水平断面図。
【図２】制御棒価値の燃焼変化説明図。
【図３】ウラン，プルトニウムの吸収断面積の説明図。
【図４】燃料濃度と制御棒価値の特性図。
【図５】本発明の実施例の燃料集合体水平断面図。
【図６】本発明の実施例の燃料集合体水平断面図。
【図７】本発明の実施例の燃料集合体水平断面図。
１…燃料集合体、２…燃料棒、３，３ａ…Ｇｄ入り燃料
棒、４，４ａ…水ロッド、５，５′…制御棒。
棒、４，４ａ…水ロッド、５，５′…制御棒。
Claims (7)
- 【請求項１】格子状に配列された核燃料物質を封入した
複数本の燃料棒と、水ロッドをもった燃料集合体の水平
断面において、前記燃料棒の中心間距離の中点、または
最外周の前記燃料棒の中心から隣接する燃料集合体の外
周におろした垂線と前記外周の交点を結ぶ線によって囲
まれ、かつ、複数の前記燃料棒と前記水ロッド又は前記
水ロッドの一部から構成される領域Ａと、複数の前記燃
料棒をもったそれ以外の領域Ｂをもち、かつ、前記領域
Ａに含まれる前記燃料棒のうち８０％以上が可燃性毒物
を含み、前記領域Ｂに含まれる大部分の前記燃料棒が可
燃性毒物を含まないことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項２】請求項１において、前記領域Ａに含まれる
前記燃料棒は、燃料棒格子配列の最外周列をなす四つの
燃料棒列のうち、少なくとも直角に交わる二つの燃料棒
列から数えて三列以上離れている燃料集合体。 - 【請求項３】請求項１において、前記領域Ａに含まれる
前記燃料棒は、燃料棒格子配列の最外周列をなす四つの
燃料棒列から数えて三列以上離れている燃料集合体。 - 【請求項４】請求項３において、前記燃料棒の配列が十
四行十四列であり、燃料棒を四本配置可能な領域に一本
配置可能な太径水ロッドを十三本設け、前記領域Ａは燃
料配列八行八列の正方領域である燃料集合体。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
領域Ａに含まれる前記燃料棒がすべて可燃性毒物を含む
燃料集合体。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
可燃性毒性を持たない燃料棒は全てプルトニウムを含む
混合酸化物燃料である燃料集合体。 - 【請求項７】請求項６において、前記可燃性毒物入り燃
料棒は全てウラン燃料棒に可燃性毒物を加えたものであ
る燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054365A JPH04290989A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054365A JPH04290989A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290989A true JPH04290989A (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=12968627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3054365A Pending JPH04290989A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04290989A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0664546A1 (en) * | 1994-01-21 | 1995-07-26 | General Electric Company | Fuel bundle |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5435584A (en) * | 1977-08-26 | 1979-03-15 | Hitachi Ltd | Fuel assembly of reactor |
| JPS5786093A (en) * | 1980-11-17 | 1982-05-28 | Nippon Atomic Ind Group Co | Refueling method |
| JPS63108294A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-13 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
| JPH01162189A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
| JPH02249995A (ja) * | 1989-03-24 | 1990-10-05 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
| JPH04204291A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-24 | Toshiba Corp | 原子炉用燃料集合体 |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3054365A patent/JPH04290989A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5435584A (en) * | 1977-08-26 | 1979-03-15 | Hitachi Ltd | Fuel assembly of reactor |
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Cited By (1)
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| EP0664546A1 (en) * | 1994-01-21 | 1995-07-26 | General Electric Company | Fuel bundle |
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