JPH052197B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH052197B2 JPH052197B2 JP61053562A JP5356286A JPH052197B2 JP H052197 B2 JPH052197 B2 JP H052197B2 JP 61053562 A JP61053562 A JP 61053562A JP 5356286 A JP5356286 A JP 5356286A JP H052197 B2 JPH052197 B2 JP H052197B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- beryllium
- tube
- cross
- fuel
- fuel assembly
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は沸騰水型原子炉用燃料集合体に関し、
特に軸方向出力分布を平坦化するための改良ウオ
ーターロツドを備えた沸騰水型原子炉用燃料集合
体に関する。
特に軸方向出力分布を平坦化するための改良ウオ
ーターロツドを備えた沸騰水型原子炉用燃料集合
体に関する。
沸騰水型原子炉では、燃料の核分裂反応による
熱エネルギーの吸収と、核分裂反応に寄与させる
ための中性子の減速作用とを目的とした冷却水が
炉心下部から上部へ流れている。炉心内において
下部から流入した冷却水は上部へ流れて行くに従
つて熱エネルギーを吸収するため、炉心上部の冷
却水は第２図に示すように約70％が気泡となる。
この気泡の存在は、核分裂反応によつて発生した
速中性子を冷却水によつて熱中性子レベルにまで
減速させる作用を不充分なものとし、このため燃
料上部においては減速の不十分な核分裂反応に直
接寄与しない速中性子が多く分布し、核分裂反応
率が下部に比べて小さくなる結果、燃料の軸方向
出力分布が不均一となる。
熱エネルギーの吸収と、核分裂反応に寄与させる
ための中性子の減速作用とを目的とした冷却水が
炉心下部から上部へ流れている。炉心内において
下部から流入した冷却水は上部へ流れて行くに従
つて熱エネルギーを吸収するため、炉心上部の冷
却水は第２図に示すように約70％が気泡となる。
この気泡の存在は、核分裂反応によつて発生した
速中性子を冷却水によつて熱中性子レベルにまで
減速させる作用を不充分なものとし、このため燃
料上部においては減速の不十分な核分裂反応に直
接寄与しない速中性子が多く分布し、核分裂反応
率が下部に比べて小さくなる結果、燃料の軸方向
出力分布が不均一となる。
そこで従来より、燃料上部において少しでも気
泡を少なくし冷却水の量を多くするために、中空
のウオーターロツドを１〜２本備えた燃料集合体
が実用化されている。このウオーターロツドは自
ら発熱することがないため、その内部は軸方向の
どこをとつても未沸騰の冷却水で満たされてお
り、このことによつて燃料集合体の上部の中性子
減速作用を補い、燃料の上部での反応度を稼いで
いる。しかしながら従来の実用燃料では、ウオー
ターロツドによる未沸騰冷却水の量が必ずしも充
分であるわけではなく、燃料軸方向出力分布の平
坦化は未だ不充分のままである。これに対してウ
オーターロツドを大口径にして未沸騰冷却水の量
を増やすことが考えられるが、その場合は炉心軸
方向下部の中性子減速作用が過剰になる欠点があ
る。
泡を少なくし冷却水の量を多くするために、中空
のウオーターロツドを１〜２本備えた燃料集合体
が実用化されている。このウオーターロツドは自
ら発熱することがないため、その内部は軸方向の
どこをとつても未沸騰の冷却水で満たされてお
り、このことによつて燃料集合体の上部の中性子
減速作用を補い、燃料の上部での反応度を稼いで
いる。しかしながら従来の実用燃料では、ウオー
ターロツドによる未沸騰冷却水の量が必ずしも充
分であるわけではなく、燃料軸方向出力分布の平
坦化は未だ不充分のままである。これに対してウ
オーターロツドを大口径にして未沸騰冷却水の量
を増やすことが考えられるが、その場合は炉心軸
方向下部の中性子減速作用が過剰になる欠点があ
る。
本発明の課題は、前述の従来技術の欠点を除去
して、燃料の軸方向下部での中性子減速作用を過
剰にすることなく、燃料軸方向出力分布の充分な
平坦化を与えるように燃料軸方向上部の充分な中
性子減速作用を選択的に与えることを可能とした
沸騰水型原子炉用燃料集合体を提供することにあ
る。
して、燃料の軸方向下部での中性子減速作用を過
剰にすることなく、燃料軸方向出力分布の充分な
平坦化を与えるように燃料軸方向上部の充分な中
性子減速作用を選択的に与えることを可能とした
沸騰水型原子炉用燃料集合体を提供することにあ
る。
本発明の沸騰水型原子炉用燃料集合体は、前記
課題を達成するために、特別な構成を有するウオ
ーターロツドを備えており、このウオーターロツ
ドは、下部12／24ノード以下において管内流路断
面積が減少され、且つこの減少分の管内空間がベ
リリウムによつて置換されていることによつて特
徴付けられている。
課題を達成するために、特別な構成を有するウオ
ーターロツドを備えており、このウオーターロツ
ドは、下部12／24ノード以下において管内流路断
面積が減少され、且つこの減少分の管内空間がベ
リリウムによつて置換されていることによつて特
徴付けられている。
本発明のひとつの実施態様においては、下部
12／24ノード以下においてウオーターロツドの管
内に肉厚のベリリウム管が配置され、好ましくは
ベリリウム管の両端の内側に１／24ノード分のテ
ーパが付与されている。ベリリウム管の内孔径は
上部から下部まで同径であつてもよく或いは下部
から上部へ向つて徐々に広げられていてもよい。
12／24ノード以下においてウオーターロツドの管
内に肉厚のベリリウム管が配置され、好ましくは
ベリリウム管の両端の内側に１／24ノード分のテ
ーパが付与されている。ベリリウム管の内孔径は
上部から下部まで同径であつてもよく或いは下部
から上部へ向つて徐々に広げられていてもよい。
本発明のもうひとつの実施態様においては９×
９正方格子状の燃料棒配列を有し、前記ウオータ
ーロツドが、通常燃料棒の９本分に相当する十字
形の横断面外周形状を有する上部ジルカロイ−２
中空管と同一横断面外周形状の下部ベリリウム十
字体とを12／24ノード近辺で接続したものからな
り、下部ベリリウム十字体の中央に前記中空管内
に通じる冷却水流入孔を貫通して設けられてい
る。この場合も好ましくは前記冷却水流入孔の上
端が上方へ向つて徐々に広げられてるのがよい。
９正方格子状の燃料棒配列を有し、前記ウオータ
ーロツドが、通常燃料棒の９本分に相当する十字
形の横断面外周形状を有する上部ジルカロイ−２
中空管と同一横断面外周形状の下部ベリリウム十
字体とを12／24ノード近辺で接続したものからな
り、下部ベリリウム十字体の中央に前記中空管内
に通じる冷却水流入孔を貫通して設けられてい
る。この場合も好ましくは前記冷却水流入孔の上
端が上方へ向つて徐々に広げられてるのがよい。
〔作用〕
本発明の沸騰水型原子炉用燃料集合体において
は、下部12／24ノード以下において管内流路断面
積が減少され、且つこの減少分の管内空間がベリ
リウムによつて置換されたウオーターロツドを有
するので、このベリリウムが燃料に対して中性子
の急峻な変化を与えないように緩衝作用をすると
共に、水に比べて中性子減速能の小さいベリリウ
ムによつて下部において中性子減速に関して上部
の気泡を含んだ冷却水を模倣することになり、例
えば通常燃料棒の９〜15本分に相当する容積をこ
のウオーターロツドによつて占めさせても、下部
における中性子減速能をさほど過剰にすることな
く、上部の中性子減速能を充分に補つて、燃料上
部および下部の中性子スペクトルを平坦化し、燃
料軸方向における出力分布を充分に均一化させる
ことができることになる。
は、下部12／24ノード以下において管内流路断面
積が減少され、且つこの減少分の管内空間がベリ
リウムによつて置換されたウオーターロツドを有
するので、このベリリウムが燃料に対して中性子
の急峻な変化を与えないように緩衝作用をすると
共に、水に比べて中性子減速能の小さいベリリウ
ムによつて下部において中性子減速に関して上部
の気泡を含んだ冷却水を模倣することになり、例
えば通常燃料棒の９〜15本分に相当する容積をこ
のウオーターロツドによつて占めさせても、下部
における中性子減速能をさほど過剰にすることな
く、上部の中性子減速能を充分に補つて、燃料上
部および下部の中性子スペクトルを平坦化し、燃
料軸方向における出力分布を充分に均一化させる
ことができることになる。
本発明において、ウオーターロツドの下部領域
の管内流路断面積は、上部において冷却水が沸騰
を起こさない流量を確保できるに充分な断面積と
すべきであることは述べるまでもない。
の管内流路断面積は、上部において冷却水が沸騰
を起こさない流量を確保できるに充分な断面積と
すべきであることは述べるまでもない。
本発明の前述およびその他の目的と特徴を一層
明らかにするために、本発明の好適な実施例を図
面と共に説明すれば以下の通りである。
明らかにするために、本発明の好適な実施例を図
面と共に説明すれば以下の通りである。
第１図は本発明に係る８×８正方格子配列をも
つた燃料集合体の改良ウオーターロツドのみを示
す模式断面図で、ウオーターロツド本体をなすジ
ルカロイ−２製の中空管１とその下部の或る長さ
部分に亙つて内部に挿入されたベリリウム管２と
からなる。このウオーターロツドは、通常工程で
製造された中空管１に、外径が中空管の内径より
若干小さいベリリウム管２を挿入した構造となつ
ている。ベリリウム管２は、その両端内側にテー
パを施したうえで中空管１の下部９／24の位置に
挿入され、下端部においてTIG溶接等により固定
されている。ベリリウム管２の両端のテーパ部の
長さは全長の1/24以下で、下部から流入する冷却
水を滑らかに導き、上部では内部流路の広がりに
際して乱流を生じないように機能する。このテー
パ部はまた軸方向に関して中性子スペクトルの連
続的変化を助ける役目もする。ベリリウム管２の
内孔は図示の例では内径が一様であるが、下部か
ら上部へ向つて徐々に広がるようにしてもよい。
ベリリウムは気泡を含まない水に比べて中性子の
減速効果が劣つており、中性子の減速効果という
点で、気泡を含んだ炉心上部の冷却水に誓い性質
を示すことになる。このことから炉心上部の中性
子エネルギー分布と下部の中性子エネルギー分布
が第３図に示すようにほぼ均一となり、燃料の軸
方向における出力分布が第４図に例示するように
平坦化される。
つた燃料集合体の改良ウオーターロツドのみを示
す模式断面図で、ウオーターロツド本体をなすジ
ルカロイ−２製の中空管１とその下部の或る長さ
部分に亙つて内部に挿入されたベリリウム管２と
からなる。このウオーターロツドは、通常工程で
製造された中空管１に、外径が中空管の内径より
若干小さいベリリウム管２を挿入した構造となつ
ている。ベリリウム管２は、その両端内側にテー
パを施したうえで中空管１の下部９／24の位置に
挿入され、下端部においてTIG溶接等により固定
されている。ベリリウム管２の両端のテーパ部の
長さは全長の1/24以下で、下部から流入する冷却
水を滑らかに導き、上部では内部流路の広がりに
際して乱流を生じないように機能する。このテー
パ部はまた軸方向に関して中性子スペクトルの連
続的変化を助ける役目もする。ベリリウム管２の
内孔は図示の例では内径が一様であるが、下部か
ら上部へ向つて徐々に広がるようにしてもよい。
ベリリウムは気泡を含まない水に比べて中性子の
減速効果が劣つており、中性子の減速効果という
点で、気泡を含んだ炉心上部の冷却水に誓い性質
を示すことになる。このことから炉心上部の中性
子エネルギー分布と下部の中性子エネルギー分布
が第３図に示すようにほぼ均一となり、燃料の軸
方向における出力分布が第４図に例示するように
平坦化される。
第５図は本発明に係る９×９正方格子配列をも
つた燃料集合体の改良ウオーターロツドのみを示
す模式斜視図で、このウオーターロツドは通常の
燃料棒の９〜15本分の容積を占めており、上部
15／24ノード分がジルカロイ−２製の十字形中空
管１０、下部９／24ノード分がベリリウム十字体
１１からなる。ベリリウム十字体１１は、第６お
よび７図に示すように、その十字の中央部に中空
管１０内で冷却水が沸騰を起こさないような充分
な流量を確保するに足りる口径の冷却水流入孔１
２を有し、またその十字の腕の各々に補助的な冷
却水流入孔１３を有している。これら５つの貫通
孔１２，１３は、好ましくはそれらの上下端部に
おいて徐々に広がるテーパを有すると共に各々下
部から上部に向つて徐々に口径が広がる形状を有
し、また中空管１０内において十字体１１が十字
腕の外側ほど高く中央部で低くなるように傾斜形
状をもつようにしてある。
つた燃料集合体の改良ウオーターロツドのみを示
す模式斜視図で、このウオーターロツドは通常の
燃料棒の９〜15本分の容積を占めており、上部
15／24ノード分がジルカロイ−２製の十字形中空
管１０、下部９／24ノード分がベリリウム十字体
１１からなる。ベリリウム十字体１１は、第６お
よび７図に示すように、その十字の中央部に中空
管１０内で冷却水が沸騰を起こさないような充分
な流量を確保するに足りる口径の冷却水流入孔１
２を有し、またその十字の腕の各々に補助的な冷
却水流入孔１３を有している。これら５つの貫通
孔１２，１３は、好ましくはそれらの上下端部に
おいて徐々に広がるテーパを有すると共に各々下
部から上部に向つて徐々に口径が広がる形状を有
し、また中空管１０内において十字体１１が十字
腕の外側ほど高く中央部で低くなるように傾斜形
状をもつようにしてある。
この十字形ウオーターロツドを有する９×９配
列の燃料集合体においては、燃料集合体中にウオ
ーターロツドが占める割合燃料棒の９本分以上に
なるため、燃料下部における中性子エネルギーの
分布を上部のそれとほぼ等しい分布にすることが
容易であり、中性子スペクトルを燃料軸方向にお
いて更に均一にして燃料軸方向の出力分布を一層
平坦にすることが可能である。
列の燃料集合体においては、燃料集合体中にウオ
ーターロツドが占める割合燃料棒の９本分以上に
なるため、燃料下部における中性子エネルギーの
分布を上部のそれとほぼ等しい分布にすることが
容易であり、中性子スペクトルを燃料軸方向にお
いて更に均一にして燃料軸方向の出力分布を一層
平坦にすることが可能である。
以上に述べたように、本発明の沸騰水型原子炉
用燃料集合体によれば、下部12／24ノード以下に
おいて管内流路断面積が減少され、且つこの減少
分の管内空間がベリリウムによつて置換されたウ
オーターロツドを有するので、燃料の軸方向下部
での中性子減速作用を過剰にすることなく、燃料
軸方向出力分布の充分な平坦化を与えるに足りる
燃料軸方向上部の充分な中性子減速作用を選択的
に与えることが可能である。
用燃料集合体によれば、下部12／24ノード以下に
おいて管内流路断面積が減少され、且つこの減少
分の管内空間がベリリウムによつて置換されたウ
オーターロツドを有するので、燃料の軸方向下部
での中性子減速作用を過剰にすることなく、燃料
軸方向出力分布の充分な平坦化を与えるに足りる
燃料軸方向上部の充分な中性子減速作用を選択的
に与えることが可能である。
第１図は本発明の一実施例に係る沸騰水型原子
炉用燃料集合体のウオーターロツドを示す模式断
面図、第２図は従来の燃料の軸方向ボイド率分布
を示す線図、第３図は本発明と従来例との軸方向
における平均中性子エネルギーの比較を示す線
図、第４図は本発明と従来例との軸方向における
出力分布の比較を示す線図、第５図は本発明の別
の実施例に係る沸騰水型原子炉用燃料集合体のウ
オーターロツドを示す模式斜視図、第６図は第５
図Ａ−Ａ線矢視断面図、第７図は第５図Ｂ−Ｂ線
矢視断面図である。 １……ウオーターロツド本体中空管、２……ベ
リリウム管、１０……十字形中空管、１１……ベ
リリウム十字体、１２，１３……冷却水流入孔。
炉用燃料集合体のウオーターロツドを示す模式断
面図、第２図は従来の燃料の軸方向ボイド率分布
を示す線図、第３図は本発明と従来例との軸方向
における平均中性子エネルギーの比較を示す線
図、第４図は本発明と従来例との軸方向における
出力分布の比較を示す線図、第５図は本発明の別
の実施例に係る沸騰水型原子炉用燃料集合体のウ
オーターロツドを示す模式斜視図、第６図は第５
図Ａ−Ａ線矢視断面図、第７図は第５図Ｂ−Ｂ線
矢視断面図である。 １……ウオーターロツド本体中空管、２……ベ
リリウム管、１０……十字形中空管、１１……ベ
リリウム十字体、１２，１３……冷却水流入孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下部12／24ノード以下において管内流路断面
積が減少され、且つこの減少分の管内空間がベリ
リウムによつて置換されているウオーターロツド
を有することを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料
集合体。 ２ 下部12／24ノード以下において管内に肉厚の
ベリリウム管が配置されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の沸騰水型原子炉用
燃料集合体。 ３ ベリリウム管の両端の内側に１／24ノード分
のテーパが付与されていることを特徴とする特許
請求の範囲第２項に記載の沸騰水型原子炉用燃料
集合体。 ４ ベリリウム管の内孔径が上部へ向つて徐々に
広げられていることを特徴とする特許請求の範囲
第２項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 ５ ９×９正方格子状の燃料棒配列を有し、前記
ウオーターロツドが、通常燃料棒の９本分に相当
する十字形の横断面外周形状を有する上部ジルカ
ロイ−２中空管と同一横断面外周形状の下部ベリ
リウム十字体とを12／24ノード近辺で接続したも
のからなり、下部ベリリウム十字体の中央に前記
中空管内に通じる冷却水流入孔が貫通して設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 ６ 前記冷却水流入孔の上端が上方へ向つて徐々
に広げられていることを特徴とする特許請求の範
囲第５項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053562A JPS62211583A (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61053562A JPS62211583A (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211583A JPS62211583A (ja) | 1987-09-17 |
| JPH052197B2 true JPH052197B2 (ja) | 1993-01-11 |
Family
ID=12946256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61053562A Granted JPS62211583A (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62211583A (ja) |
-
1986
- 1986-03-13 JP JP61053562A patent/JPS62211583A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62211583A (ja) | 1987-09-17 |
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