JPH0460236B2 - - Google Patents
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- JPH0460236B2 JPH0460236B2 JP59002416A JP241684A JPH0460236B2 JP H0460236 B2 JPH0460236 B2 JP H0460236B2 JP 59002416 A JP59002416 A JP 59002416A JP 241684 A JP241684 A JP 241684A JP H0460236 B2 JPH0460236 B2 JP H0460236B2
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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)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料集合体、特にプルトニウムを富化
した燃料棒を有する燃料集合体に係る。
した燃料棒を有する燃料集合体に係る。
第１図は従来の燃料集合体の斜視図である。こ
の図において、断面方形状のチヤンネルボツクス
１内には、多数の燃料ペレツトを燃料被覆管内に
装填して成る多数の燃料棒２が格子状に配置され
ており、それらの燃料棒は上部タイプレート３、
下部タイプレート４によつて支持されている。ま
た、燃料棒２の中間部はスペーサ５により燃料棒
相互間およびチヤンネルボツクス１との間隔を維
持されている。
の図において、断面方形状のチヤンネルボツクス
１内には、多数の燃料ペレツトを燃料被覆管内に
装填して成る多数の燃料棒２が格子状に配置され
ており、それらの燃料棒は上部タイプレート３、
下部タイプレート４によつて支持されている。ま
た、燃料棒２の中間部はスペーサ５により燃料棒
相互間およびチヤンネルボツクス１との間隔を維
持されている。
第２図は、濃縮ウランのみを燃料とする従来の
燃料集合体の燃料棒の配置を示す。この図におい
て二重円は燃料棒をあらわし、その中に記入され
た数字１〜７、数字１を最高とし同７を最低とす
るU235の濃縮度、文字Ｗはウオータロツド、文字
Ｇは可燃性毒物であるガドリニアの濃度が１〜８
％のガドリニア燃料棒を示す。すなわち、数字１
は最高濃縮度燃料棒、２は高濃縮度燃料棒、数字
３〜５は中間濃縮度燃料棒、数字６は低濃縮度燃
料棒、数字７は最低濃縮度燃料棒である。なお、
図中CRは制御棒を示す。
燃料集合体の燃料棒の配置を示す。この図におい
て二重円は燃料棒をあらわし、その中に記入され
た数字１〜７、数字１を最高とし同７を最低とす
るU235の濃縮度、文字Ｗはウオータロツド、文字
Ｇは可燃性毒物であるガドリニアの濃度が１〜８
％のガドリニア燃料棒を示す。すなわち、数字１
は最高濃縮度燃料棒、２は高濃縮度燃料棒、数字
３〜５は中間濃縮度燃料棒、数字６は低濃縮度燃
料棒、数字７は最低濃縮度燃料棒である。なお、
図中CRは制御棒を示す。
燃料棒、ウオータロツドの数の和は64本であ
り、２本のウオータロツドＷは、チヤンネルボツ
クス１の制御棒に隣接しない隅角間を連ねる対角
線の中央に並んで配置されている。また最高濃縮
度燃料棒１は、前記対角線上のウオータロツドＷ
の隣の燃料棒配置位置を頂点とする正方形状に計
12本が配置され、高濃縮度燃料棒２は前記正方形
内の２つの燃料棒配置位置および前記正方形に隣
接し各辺の中央に対向するそれぞれ２つの燃料棒
配置位置計10本が配置されている。ガドリニア燃
料棒Ｇは、前記正方形周辺に配置した高濃縮度燃
料にそれぞれ隣接した配置位置に計８本が配置さ
れ、中間濃縮度燃料棒３は、高濃縮度燃料棒２お
よびガドリニア燃料棒Ｇを含む燃料棒の列を辺と
する正方形の頂点に配置されている。最外周の燃
料棒の列は、７，６，５，４，４，５，６，７と
なつている。
り、２本のウオータロツドＷは、チヤンネルボツ
クス１の制御棒に隣接しない隅角間を連ねる対角
線の中央に並んで配置されている。また最高濃縮
度燃料棒１は、前記対角線上のウオータロツドＷ
の隣の燃料棒配置位置を頂点とする正方形状に計
12本が配置され、高濃縮度燃料棒２は前記正方形
内の２つの燃料棒配置位置および前記正方形に隣
接し各辺の中央に対向するそれぞれ２つの燃料棒
配置位置計10本が配置されている。ガドリニア燃
料棒Ｇは、前記正方形周辺に配置した高濃縮度燃
料にそれぞれ隣接した配置位置に計８本が配置さ
れ、中間濃縮度燃料棒３は、高濃縮度燃料棒２お
よびガドリニア燃料棒Ｇを含む燃料棒の列を辺と
する正方形の頂点に配置されている。最外周の燃
料棒の列は、７，６，５，４，４，５，６，７と
なつている。
第３図は第２図の燃料集合体と反応度的にはほ
ぼ等価となるよう、プルトニウムを富化した燃料
棒（MOX燃料棒）を使用した燃料集合体の燃料
棒の配置を示す。数字１１〜１６はプルトニウム
の富化度を数字11を最高として示す。最高富化度
燃料棒１１は第２図における最高濃縮度燃料棒１
と同様に配置されている。しかし乍ら、ウオータ
ロツドＷに隣接する配置位置には、プルトニウム
を富化したガドリニア燃料棒Ｇが配置されてい
る。最高富化度燃料棒１１の配置された正方形の
外側の正方形を形成する配置位置には、制御棒
CRのタイロツドに近接した頂点をガドリニア燃
料棒Ｇとして、前記頂点からの二辺に頂点から順
にＧ、12、Ｇ、12、Ｇ、13の燃料棒を配置し、他
の二辺には前記頂点の対頂点から順にＧ、12、
Ｇ、12、Ｇ、13の燃料棒を配置する。最外周の燃
料棒の列は16、15、14、13、13、14、15、16とな
つている。
ぼ等価となるよう、プルトニウムを富化した燃料
棒（MOX燃料棒）を使用した燃料集合体の燃料
棒の配置を示す。数字１１〜１６はプルトニウム
の富化度を数字11を最高として示す。最高富化度
燃料棒１１は第２図における最高濃縮度燃料棒１
と同様に配置されている。しかし乍ら、ウオータ
ロツドＷに隣接する配置位置には、プルトニウム
を富化したガドリニア燃料棒Ｇが配置されてい
る。最高富化度燃料棒１１の配置された正方形の
外側の正方形を形成する配置位置には、制御棒
CRのタイロツドに近接した頂点をガドリニア燃
料棒Ｇとして、前記頂点からの二辺に頂点から順
にＧ、12、Ｇ、12、Ｇ、13の燃料棒を配置し、他
の二辺には前記頂点の対頂点から順にＧ、12、
Ｇ、12、Ｇ、13の燃料棒を配置する。最外周の燃
料棒の列は16、15、14、13、13、14、15、16とな
つている。
第２図、第３図からわかるように、MOX燃料
棒を使用した燃料集合体では通常のそれよりも、
ガドリニア燃料棒の本数が多くなつている。
棒を使用した燃料集合体では通常のそれよりも、
ガドリニア燃料棒の本数が多くなつている。
すなわち、一般にMOX燃料では、UO2燃料に
比し中性子スペクトルが硬いため、ガドリニアの
価値がUO2燃料の場合とかなり異り、ガドリニア
の中性子吸収断面積は熱群中性子エネルギに対し
て大きく勢外に対して小さいので、中性子スペク
トルが硬くなるガドリニアの反応度価値が下り、
同時にガドリニアの燃焼速度が遅くなる。
比し中性子スペクトルが硬いため、ガドリニアの
価値がUO2燃料の場合とかなり異り、ガドリニア
の中性子吸収断面積は熱群中性子エネルギに対し
て大きく勢外に対して小さいので、中性子スペク
トルが硬くなるガドリニアの反応度価値が下り、
同時にガドリニアの燃焼速度が遅くなる。
そこでガドリニアによる反応度制御をUO2燃料
と同様に行うためには、ガドリニア濃度を低く
し、ガドリニア入り燃料棒の本数を多くする必要
がある。
と同様に行うためには、ガドリニア濃度を低く
し、ガドリニア入り燃料棒の本数を多くする必要
がある。
そこで、例えば第２図に示すUO2燃料のガドリ
ニアが3w／ｏ×８本であるのに対して、第３図
に示したMOX燃料棒では1.5w／ｏ×12となつて
いる。
ニアが3w／ｏ×８本であるのに対して、第３図
に示したMOX燃料棒では1.5w／ｏ×12となつて
いる。
プルトニウムはα崩壊をするため、人体への内
部被曝を防止する必要があり、また崩壊、自発核
分裂によつて中性子、γ線を放出するため、遮蔽
装置が必要となる。従つて、MOX燃料は完全に
密閉された状態で成型加工することが必要であ
り、成型加工工程、設備等の保守点検について
UO2燃料の場合とは異る配慮を必要とする。
部被曝を防止する必要があり、また崩壊、自発核
分裂によつて中性子、γ線を放出するため、遮蔽
装置が必要となる。従つて、MOX燃料は完全に
密閉された状態で成型加工することが必要であ
り、成型加工工程、設備等の保守点検について
UO2燃料の場合とは異る配慮を必要とする。
核燃料製造工場では、ウラン−235濃縮度別、
プルトニウム富化度別、ガドリニア棒の種類別に
製造ラインが設定されるが、ウラン燃料製造の場
合に比し、MOX燃料の製造設備は密閉されてお
り複雑化しているので、著しく高価である。従つ
て、MOX燃料棒の種類を極力少くし、製造ライ
ン数を減じることが望ましい。また、ガドリニア
棒の成型加工では、ガドリニア、酸化ウラン、酸
化プルトニウムの３種類の粉末を取扱うので、工
程、装置は一層複雑高価となる。
プルトニウム富化度別、ガドリニア棒の種類別に
製造ラインが設定されるが、ウラン燃料製造の場
合に比し、MOX燃料の製造設備は密閉されてお
り複雑化しているので、著しく高価である。従つ
て、MOX燃料棒の種類を極力少くし、製造ライ
ン数を減じることが望ましい。また、ガドリニア
棒の成型加工では、ガドリニア、酸化ウラン、酸
化プルトニウムの３種類の粉末を取扱うので、工
程、装置は一層複雑高価となる。
さて、軽水炉用MOX燃料集合体の設計は大別
して、以下の２種類に分けられている。
して、以下の２種類に分けられている。
第一の設計例は燃料集合体の制御棒から離れた
中央部分にMOX燃料（全本数の約1/2以下）を
使用し、外周部はUO2燃料棒を使用するアイラン
ド型設計であり、たとえば特願47−95833（特許公
報昭55−26437）に於て実例が示されている。こ
の場合は多数のUO2燃料棒を使用するため、可燃
性毒物（ガドリニア）をUO2燃料棒にのみ添加さ
せることが可能である。第２の設計例は燃料集合
体あたりのプルトニウム装荷量を極力増すため
に、すべての燃料棒にMOX燃料棒を使用するデ
イスクリート型設計である。この場合は、可燃性
毒物を含む燃料棒としてMOX燃料棒が使用され
ている。第３図に示したものはこれに含まれる。
また第１と第２の中間の設計意として、一部の燃
料棒としてUO2燃料棒を使用した設計も考えられ
ている。
中央部分にMOX燃料（全本数の約1/2以下）を
使用し、外周部はUO2燃料棒を使用するアイラン
ド型設計であり、たとえば特願47−95833（特許公
報昭55−26437）に於て実例が示されている。こ
の場合は多数のUO2燃料棒を使用するため、可燃
性毒物（ガドリニア）をUO2燃料棒にのみ添加さ
せることが可能である。第２の設計例は燃料集合
体あたりのプルトニウム装荷量を極力増すため
に、すべての燃料棒にMOX燃料棒を使用するデ
イスクリート型設計である。この場合は、可燃性
毒物を含む燃料棒としてMOX燃料棒が使用され
ている。第３図に示したものはこれに含まれる。
また第１と第２の中間の設計意として、一部の燃
料棒としてUO2燃料棒を使用した設計も考えられ
ている。
本発明は上記第２の設計のデイスクリート型設
計に関連する。
計に関連する。
本発明はMOX燃料棒の種類数を減じることが
でき、可燃性毒物を含む燃料棒を密閉下で製造す
る必要のない燃料集合体を得ることを目的として
いる。
でき、可燃性毒物を含む燃料棒を密閉下で製造す
る必要のない燃料集合体を得ることを目的として
いる。
本発明の燃料集合体は、プルトニウムを富化し
た燃料棒および可燃性毒物を添加した燃料棒を正
方形の格子状に配置したものにおいて、可燃性毒
物を添加した燃料棒にはプルトニウムを含まない
ものとし、且つ水ギヤツプ近傍に配置したことを
特徴とする。
た燃料棒および可燃性毒物を添加した燃料棒を正
方形の格子状に配置したものにおいて、可燃性毒
物を添加した燃料棒にはプルトニウムを含まない
ものとし、且つ水ギヤツプ近傍に配置したことを
特徴とする。
第３図に示した従来型のMOX燃料集合体に於
て単にガドリニア棒にプルトニウムを含ませない
場合、製造工程はより簡単化されることになる。
て単にガドリニア棒にプルトニウムを含ませない
場合、製造工程はより簡単化されることになる。
本発明では、ガドリニア棒配置を工夫すること
により、更にMOX燃料棒種類を減して、製造コ
スト低下が達成できる。
により、更にMOX燃料棒種類を減して、製造コ
スト低下が達成できる。
第４図は本発明の一実施例を示す。この図中数
字１８〜２０は１８を最高として番号順にプルト
ニウムの富化度を示す。また、Ｇは3.0w／ｏ濃
縮度のウランに2.5w／ｏのガドリニアを含むガ
ドリニア棒、Ｗはウオータロツドを示す。この実
施例では、燃料棒配置位置の外側から２列目を辺
とする正方形の各頂点を除き、最高富化度の燃料
棒１８が配置され、前記各頂点には中富化度の燃
料棒１９が配置されている。また、最外側の列の
なす正方形の頂点には最低富化度の燃料棒２０
が、それに隣接した配置位置にはガドリニア棒Ｇ
がそれぞれ配置され、他の位置には中富化度の燃
料棒１９が配置されている。
字１８〜２０は１８を最高として番号順にプルト
ニウムの富化度を示す。また、Ｇは3.0w／ｏ濃
縮度のウランに2.5w／ｏのガドリニアを含むガ
ドリニア棒、Ｗはウオータロツドを示す。この実
施例では、燃料棒配置位置の外側から２列目を辺
とする正方形の各頂点を除き、最高富化度の燃料
棒１８が配置され、前記各頂点には中富化度の燃
料棒１９が配置されている。また、最外側の列の
なす正方形の頂点には最低富化度の燃料棒２０
が、それに隣接した配置位置にはガドリニア棒Ｇ
がそれぞれ配置され、他の位置には中富化度の燃
料棒１９が配置されている。
上記構成の本発明にあつては、ガドリニア棒Ｇ
が中性子スペクトルの軟い水ギヤツプに沿つた位
置に配置されているため、ガドリニア棒１本当り
の中性子吸収量が増加し、第２図に示したウラン
燃料集合体の場合と同程度のガドリニア反応度を
得ることができる。さらに、水ギヤツプ周辺に生
ずる局所出力ピーキングが抑制されるので、
MOX燃料棒の種類を減じ、ガドリニア棒の本数
を減じることができる。
が中性子スペクトルの軟い水ギヤツプに沿つた位
置に配置されているため、ガドリニア棒１本当り
の中性子吸収量が増加し、第２図に示したウラン
燃料集合体の場合と同程度のガドリニア反応度を
得ることができる。さらに、水ギヤツプ周辺に生
ずる局所出力ピーキングが抑制されるので、
MOX燃料棒の種類を減じ、ガドリニア棒の本数
を減じることができる。
この実施例では、第３図に示した燃料集合体に
比し、MOX燃料棒の種類数は３減少させること
ができるし、ガドリニア棒の本数は４減少させる
ことができる。
比し、MOX燃料棒の種類数は３減少させること
ができるし、ガドリニア棒の本数は４減少させる
ことができる。
第５図は燃料集合体の無限増倍率と燃焼度との
関係を示し、この図中曲線Ａは第２図のウラン燃
料集合体、同Ｂは第３図のMOX燃料集合体、同
Ｃは第４図の実施例のMOX燃料集合体を示す。
関係を示し、この図中曲線Ａは第２図のウラン燃
料集合体、同Ｂは第３図のMOX燃料集合体、同
Ｃは第４図の実施例のMOX燃料集合体を示す。
この図から本発明によるMOX燃料集合体は、
ウラン燃料集合体に近い反応度特性を示すことが
わかる。
ウラン燃料集合体に近い反応度特性を示すことが
わかる。
また、燃料集合体の局所出力ピーキングと燃焼
度との関係を第６図に示す。曲線Ａ〜Ｃは第５図
と同様第２図、第３図、第４図の燃料集合体を示
す。この図から、本発明の燃料集合体において
は、MOX燃料棒の種類数を減じ乍ら、ウラン燃
料の局所出力ピーキングと同程度となることがわ
かる。
度との関係を第６図に示す。曲線Ａ〜Ｃは第５図
と同様第２図、第３図、第４図の燃料集合体を示
す。この図から、本発明の燃料集合体において
は、MOX燃料棒の種類数を減じ乍ら、ウラン燃
料の局所出力ピーキングと同程度となることがわ
かる。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されな
い。例えば、水ギヤツプ近傍に位置するコーナ部
の最低富化度のMOX燃料棒を酸化ウラン燃料棒
と置換えて、MOX燃料棒を２種類としてもよい
し、コーナ部および最外周のMOX燃料棒を酸化
ウラン燃料棒と置換えてMOX燃料棒を１種類と
してもよい。
い。例えば、水ギヤツプ近傍に位置するコーナ部
の最低富化度のMOX燃料棒を酸化ウラン燃料棒
と置換えて、MOX燃料棒を２種類としてもよい
し、コーナ部および最外周のMOX燃料棒を酸化
ウラン燃料棒と置換えてMOX燃料棒を１種類と
してもよい。
上記から明らかなように、ガドリニア燃料棒の
配置、MOX燃料棒の配置を適切に選定すること
により、ガドリニア燃料棒の母材をウランのみと
しても差支えなくその本数も少くてよい。また
MOX燃料棒の種類も少くてすむ。従つて、ガド
リニア燃料棒の製造工程、装置は簡素化され、
MOX燃料棒の製造ラインも減じることができ、
燃料集合体の製造コストを著しく削減することが
できる。
配置、MOX燃料棒の配置を適切に選定すること
により、ガドリニア燃料棒の母材をウランのみと
しても差支えなくその本数も少くてよい。また
MOX燃料棒の種類も少くてすむ。従つて、ガド
リニア燃料棒の製造工程、装置は簡素化され、
MOX燃料棒の製造ラインも減じることができ、
燃料集合体の製造コストを著しく削減することが
できる。
第１図は燃料集合体の一部を切除して示す斜視
図、第２図、第３図はそれぞれ従来の燃料集合体
の模式的断面図、第４図は本発明一実施例の模式
的断面図、第５図は燃焼度と無限増倍率の関係を
示す線図、第６図は燃焼度と局所出力ピーキング
の関係を示す線図である。 １……チヤンネルボツクス、２……燃料棒。
図、第２図、第３図はそれぞれ従来の燃料集合体
の模式的断面図、第４図は本発明一実施例の模式
的断面図、第５図は燃焼度と無限増倍率の関係を
示す線図、第６図は燃焼度と局所出力ピーキング
の関係を示す線図である。 １……チヤンネルボツクス、２……燃料棒。
Claims (1)
- １ プルトニウムを富化した燃料棒および可燃性
毒物を添加した燃料棒を正方形の格子状に配置し
たものにおいて、可燃性毒物を添加した燃料棒に
はプルトニウムを含まないものとし、且つ水ギヤ
ツプ近傍に配置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 |
|---|---|---|---|
| JP59002416A JPS60146185A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59002416A JPS60146185A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146185A JPS60146185A (ja) | 1985-08-01 |
| JPH0460236B2 true JPH0460236B2 (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=11528641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59002416A Granted JPS60146185A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60146185A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3419997B2 (ja) * | 1996-06-26 | 2003-06-23 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体と該燃料集合体用のチャンネルボックスの製造方法 |
-
1984
- 1984-01-10 JP JP59002416A patent/JPS60146185A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60146185A (ja) | 1985-08-01 |
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