JPH06207995A - 沸騰水型原子炉の炉心 - Google Patents
沸騰水型原子炉の炉心Info
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- JPH06207995A JPH06207995A JP5242989A JP24298993A JPH06207995A JP H06207995 A JPH06207995 A JP H06207995A JP 5242989 A JP5242989 A JP 5242989A JP 24298993 A JP24298993 A JP 24298993A JP H06207995 A JPH06207995 A JP H06207995A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/326—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
- G21C3/328—Relative disposition of the elements in the bundle lattice
-
- 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
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 達成可能な効果を低下させることなしにドラ
イアウトの余裕を改良することのできる原子炉の炉心を
提供する。 【構成】 複数個の燃料棒（１０、１０ａ、１０ｂ）を
有した複数個の燃料アセンブリ（４０）からなる沸騰水
型原子炉の炉心。各々の燃料アセンブリには隣接した燃
料アセンブリに関し、また内部チャネル（３２）に関し
た中間ギャップ（３７ａ、３７ｂ）が設けられ、水がこ
のギャップおよびチャネル内を下から上へ流れる。燃料
アセンブリの中ではエッジ部燃料棒（１０ｂ）がギャッ
プあるいはチャネルに近接して、中央部燃料棒（１０
ａ）を取囲んで配置され、これらの燃料棒は、中央部燃
料棒の水平断面における濃縮度の中央部およびエッジ部
の燃料棒の平均濃縮度に対する比率が、中央部燃料棒の
下部におけるよりも上部における方がより低くなるよう
に配置されている。
イアウトの余裕を改良することのできる原子炉の炉心を
提供する。 【構成】 複数個の燃料棒（１０、１０ａ、１０ｂ）を
有した複数個の燃料アセンブリ（４０）からなる沸騰水
型原子炉の炉心。各々の燃料アセンブリには隣接した燃
料アセンブリに関し、また内部チャネル（３２）に関し
た中間ギャップ（３７ａ、３７ｂ）が設けられ、水がこ
のギャップおよびチャネル内を下から上へ流れる。燃料
アセンブリの中ではエッジ部燃料棒（１０ｂ）がギャッ
プあるいはチャネルに近接して、中央部燃料棒（１０
ａ）を取囲んで配置され、これらの燃料棒は、中央部燃
料棒の水平断面における濃縮度の中央部およびエッジ部
の燃料棒の平均濃縮度に対する比率が、中央部燃料棒の
下部におけるよりも上部における方がより低くなるよう
に配置されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数個の垂直方向燃料
アセンブリを有した沸騰水型原子炉であって、各々の燃
料アセンブリが、濃縮された核燃料材料でできた、周囲
の垂直方向の燃料チャネルの中で底部タイプレートと頂
部タイプレートとの間に配置された、複数個の燃料棒を
収納している、その沸騰水型原子炉の炉心において、各
々の燃料アセンブリには底部タイプレートを通して水を
流入させるための水の入口が形成され、水は垂直方向の
燃料チャネルの燃料棒の間のスペースを通り、頂部タイ
プレートから出ていき、各々の燃料アセンブリには隣接
した燃料アセンブリに関して、またあるいは内部に配置
されたチャネルに関して中間のギャップが設けられ、水
は、炉心の中を垂直方向に下から上へ、前記ギャップお
よび内部チャネル（もしあれば）の中を流れる沸騰水型
原子炉の炉心に関する。
アセンブリを有した沸騰水型原子炉であって、各々の燃
料アセンブリが、濃縮された核燃料材料でできた、周囲
の垂直方向の燃料チャネルの中で底部タイプレートと頂
部タイプレートとの間に配置された、複数個の燃料棒を
収納している、その沸騰水型原子炉の炉心において、各
々の燃料アセンブリには底部タイプレートを通して水を
流入させるための水の入口が形成され、水は垂直方向の
燃料チャネルの燃料棒の間のスペースを通り、頂部タイ
プレートから出ていき、各々の燃料アセンブリには隣接
した燃料アセンブリに関して、またあるいは内部に配置
されたチャネルに関して中間のギャップが設けられ、水
は、炉心の中を垂直方向に下から上へ、前記ギャップお
よび内部チャネル（もしあれば）の中を流れる沸騰水型
原子炉の炉心に関する。
【０００２】
【従来の技術】普通は、上述した種類の燃料アセンブリ
の核燃料棒は、その全長に亘って、同じ濃縮度の核分裂
性材料（以後は単に濃縮度と称する）を配置している。
の核燃料棒は、その全長に亘って、同じ濃縮度の核分裂
性材料（以後は単に濃縮度と称する）を配置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した種類の幾つか
の燃料アセンブリからなる炉心で沸騰水型原子炉を運転
している間には、各々の燃料棒の表面に存在していた水
の膜が、限定的な領域において消滅したり、破壊される
といういわゆるドライアウトの危険が存在し、この場合
には、局部的に、燃料棒と燃料アセンブリの中を流れる
水との間の熱伝達がかなり悪化することにつながり、そ
の結果燃料棒の壁温が非常に上昇することになる。壁温
が上昇すると燃料棒が損傷し、厳しい結果になることが
ある。
の燃料アセンブリからなる炉心で沸騰水型原子炉を運転
している間には、各々の燃料棒の表面に存在していた水
の膜が、限定的な領域において消滅したり、破壊される
といういわゆるドライアウトの危険が存在し、この場合
には、局部的に、燃料棒と燃料アセンブリの中を流れる
水との間の熱伝達がかなり悪化することにつながり、そ
の結果燃料棒の壁温が非常に上昇することになる。壁温
が上昇すると燃料棒が損傷し、厳しい結果になることが
ある。
【０００４】各々の燃料棒の全長に亘って同一の濃縮度
を有している従来の設計においては、十分なドライアウ
トの余裕を得るために、さもなければ達成可能な効果に
対する要求が低下していく。本発明はその達成可能な効
果を悪化させることなしに、ドライアウトの余裕を改善
することを可能にする。本発明によると、燃料棒を再配
分し、燃料棒の長さ方向において特定の濃縮度分布を達
成することによって、有利な結果が得られる。
を有している従来の設計においては、十分なドライアウ
トの余裕を得るために、さもなければ達成可能な効果に
対する要求が低下していく。本発明はその達成可能な効
果を悪化させることなしに、ドライアウトの余裕を改善
することを可能にする。本発明によると、燃料棒を再配
分し、燃料棒の長さ方向において特定の濃縮度分布を達
成することによって、有利な結果が得られる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、さらに詳細に
いうと、燃料アセンブリの中で、水ギャップに近接、あ
るいは内部チャネルに近接して配置されたエッジ部の燃
料棒によって取り囲まれた中央部の燃料棒の少なくとも
主部分の各々が、問題にしている中央部燃料棒の水平断
面における濃縮度の、中央部燃料棒およびエッジ部燃料
棒に関する平均濃縮度に対する比率が、中央部燃料棒の
下部におけるよりも上部における方がより低くなるよう
に配置されていることを特徴とする。
いうと、燃料アセンブリの中で、水ギャップに近接、あ
るいは内部チャネルに近接して配置されたエッジ部の燃
料棒によって取り囲まれた中央部の燃料棒の少なくとも
主部分の各々が、問題にしている中央部燃料棒の水平断
面における濃縮度の、中央部燃料棒およびエッジ部燃料
棒に関する平均濃縮度に対する比率が、中央部燃料棒の
下部におけるよりも上部における方がより低くなるよう
に配置されていることを特徴とする。
【０００６】好ましくは、エッジ部燃料棒の少なくとも
主部分の各々が、問題にしているエッジ部燃料棒の水平
断面における濃縮度の、中央部燃料棒およびエッジ部燃
料棒に関する平均濃縮度に対する比率が、エッジ部燃料
棒の下部におけるよりも上部における方がより高くなる
ように、配置されている。
主部分の各々が、問題にしているエッジ部燃料棒の水平
断面における濃縮度の、中央部燃料棒およびエッジ部燃
料棒に関する平均濃縮度に対する比率が、エッジ部燃料
棒の下部におけるよりも上部における方がより高くなる
ように、配置されている。
【０００７】上部の長さは燃料棒の実効長さの１／４な
いし２／３になっているのが適当であるが、好ましくは
１／３ないし２／３であり、下部は残りの燃料棒の実効
長さ部分になる。この特許明細書では、燃料棒の実効長
さは、原子炉燃料材料を含んでいる燃料棒の軸方向部分
を意味している。
いし２／３になっているのが適当であるが、好ましくは
１／３ないし２／３であり、下部は残りの燃料棒の実効
長さ部分になる。この特許明細書では、燃料棒の実効長
さは、原子炉燃料材料を含んでいる燃料棒の軸方向部分
を意味している。
【０００８】本発明の有利な実施例に関していうと、原
子炉の良好な停止余裕を提供し、水平断面における中央
部燃料棒とエッジ部燃料棒の平均濃縮度が、燃料棒の下
部の領域におけるよりも、燃料棒の上部の領域における
方が５ないし１５％低い。
子炉の良好な停止余裕を提供し、水平断面における中央
部燃料棒とエッジ部燃料棒の平均濃縮度が、燃料棒の下
部の領域におけるよりも、燃料棒の上部の領域における
方が５ないし１５％低い。
【０００９】原子炉の炉心の特性や原子炉の運転操作に
関して影響を及ぼすために、上述した方法以外の方法
で、燃料棒の各種長さを部分に各種の濃縮度の燃料棒を
配置することがそれ自身知られている。
関して影響を及ぼすために、上述した方法以外の方法
で、燃料棒の各種長さを部分に各種の濃縮度の燃料棒を
配置することがそれ自身知られている。
【００１０】本発明を添付図面を参照しながら例示的に
より詳細に説明する。
より詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】図１から図２においては、１は、ほぼ正方形
断面の燃料チャネルを示している。燃料チャネルは底部
２の上部正方形部分をあまり大きな遊びなしに取囲んで
おり、前記底部には冷却水と減速水とのための、円形の
下向きの入口開口３が設けられている。前記底部２は燃
料チャネル１を支持する他に、支持板４を支持してい
る。前記底部においては、燃料チャネル１は比較的厚い
壁部を有しており、この壁部は、一点鎖線５によって示
された複数個の水平方向のボルトによって底部２と支持
板４に固定されている。十字形をした中空の支持部材７
によって、燃料チャネル１は、少なくともほぼ正方形断
面の、４個の垂直な管状部分６に分割されている。前記
支持部材７は燃料チャネル１の４個の壁部１ａ、１ｂ、
１ｃ、１ｄに溶接され、４個の中空の翼部８を有してい
る。前記支持部材によって形成された垂直な十字形チャ
ネルは３２で示されており、その底部において減速水の
ための入口管９に結合されている。各々の管状部分６は
２５本の燃料棒１０（およびあらゆるエネルギー非生産
的な棒）でできたバンドル２５を収納している。この燃
料棒は、各々が５本の棒からなる５列の対称的な格子状
に配置されている。各々の燃料棒は互いに他に対して直
角をなした２つの列に含まれる。各々のバンドルは底部
タイプレート１１と、頂部タイプレート１２、および複
数個のスペーサ１３と共に配置されている。燃料棒バン
ドル２５は、底部タイプレート１１と、頂部タイプレー
ト１２と、スペーサ１３、および管状部分６と共に１つ
の単位体を形成しており、これは、本実施例の場合に
は、サブアセンブリと呼び、４０ａで知られており、そ
れらの４個のサブアセンブリからなる図１から図３に示
された組立体は合成的な燃料アセンブリと呼び、４０で
示されている。前記合成燃料アセンブリにおいては、４
個の底部タイプレート１１は支持板４によって支持さ
れ、その各々は支持板の中の対応的な正方形の穴１４の
中へ部分的に挿入されている。各々のサブアセンブリの
中では、少なくとも１本の燃料棒は固体クラッド材料で
できた比較的長い、ねじつきの端栓３３、３４とともに
設計され、下部の端栓３３は底部タイプレート１１を貫
通し、ナット１５が設けられ、また上部端栓３４は頂部
タイプレート１２を貫通し、ナット１６が設けられてい
る。図示した実施例においては、中心棒２６はこのよう
にして設計される。この棒はまたスペーサ保持棒として
作用する。燃料チャネル１の上端部は、中心部から延在
した４個の水平方向のアーム１８、１９、２０、２１を
有した十字形のリフティング板１７を取囲んでいる。各
々のアームは、その外端において、矢じり状部分２２を
有しており、これは、燃料チャネル１のそれぞれのコー
ナーにおいて、燃料チャネル１の内壁面と接触してい
る。アーム２０、２１には、ハンドル２３が固定されて
いる。リフティング板１７とハンドル２３とは一緒にな
って、一体型の鋳鉄のリフティング部材を形成してい
る。前記リフティング板１７は、４個の垂直バー２８の
各々を支持部材７の対応的な翼部８の中に挿入し、それ
らを溶接することによって、支持部材７に固定されてい
る。各々のバー２８は、その頂部において、リフティン
グ板１７の中心部における対応的な穴の中を遊びを持た
せながら貫通した垂直方向のボルト状部分２９を有し、
ナット３０が設けられている。図から明らかなように、
燃料チャネル１には、その縦方向に断続的に配置された
くぼみ３１が設けられており、これには支持部材７が溶
接されている。
断面の燃料チャネルを示している。燃料チャネルは底部
２の上部正方形部分をあまり大きな遊びなしに取囲んで
おり、前記底部には冷却水と減速水とのための、円形の
下向きの入口開口３が設けられている。前記底部２は燃
料チャネル１を支持する他に、支持板４を支持してい
る。前記底部においては、燃料チャネル１は比較的厚い
壁部を有しており、この壁部は、一点鎖線５によって示
された複数個の水平方向のボルトによって底部２と支持
板４に固定されている。十字形をした中空の支持部材７
によって、燃料チャネル１は、少なくともほぼ正方形断
面の、４個の垂直な管状部分６に分割されている。前記
支持部材７は燃料チャネル１の４個の壁部１ａ、１ｂ、
１ｃ、１ｄに溶接され、４個の中空の翼部８を有してい
る。前記支持部材によって形成された垂直な十字形チャ
ネルは３２で示されており、その底部において減速水の
ための入口管９に結合されている。各々の管状部分６は
２５本の燃料棒１０（およびあらゆるエネルギー非生産
的な棒）でできたバンドル２５を収納している。この燃
料棒は、各々が５本の棒からなる５列の対称的な格子状
に配置されている。各々の燃料棒は互いに他に対して直
角をなした２つの列に含まれる。各々のバンドルは底部
タイプレート１１と、頂部タイプレート１２、および複
数個のスペーサ１３と共に配置されている。燃料棒バン
ドル２５は、底部タイプレート１１と、頂部タイプレー
ト１２と、スペーサ１３、および管状部分６と共に１つ
の単位体を形成しており、これは、本実施例の場合に
は、サブアセンブリと呼び、４０ａで知られており、そ
れらの４個のサブアセンブリからなる図１から図３に示
された組立体は合成的な燃料アセンブリと呼び、４０で
示されている。前記合成燃料アセンブリにおいては、４
個の底部タイプレート１１は支持板４によって支持さ
れ、その各々は支持板の中の対応的な正方形の穴１４の
中へ部分的に挿入されている。各々のサブアセンブリの
中では、少なくとも１本の燃料棒は固体クラッド材料で
できた比較的長い、ねじつきの端栓３３、３４とともに
設計され、下部の端栓３３は底部タイプレート１１を貫
通し、ナット１５が設けられ、また上部端栓３４は頂部
タイプレート１２を貫通し、ナット１６が設けられてい
る。図示した実施例においては、中心棒２６はこのよう
にして設計される。この棒はまたスペーサ保持棒として
作用する。燃料チャネル１の上端部は、中心部から延在
した４個の水平方向のアーム１８、１９、２０、２１を
有した十字形のリフティング板１７を取囲んでいる。各
々のアームは、その外端において、矢じり状部分２２を
有しており、これは、燃料チャネル１のそれぞれのコー
ナーにおいて、燃料チャネル１の内壁面と接触してい
る。アーム２０、２１には、ハンドル２３が固定されて
いる。リフティング板１７とハンドル２３とは一緒にな
って、一体型の鋳鉄のリフティング部材を形成してい
る。前記リフティング板１７は、４個の垂直バー２８の
各々を支持部材７の対応的な翼部８の中に挿入し、それ
らを溶接することによって、支持部材７に固定されてい
る。各々のバー２８は、その頂部において、リフティン
グ板１７の中心部における対応的な穴の中を遊びを持た
せながら貫通した垂直方向のボルト状部分２９を有し、
ナット３０が設けられている。図から明らかなように、
燃料チャネル１には、その縦方向に断続的に配置された
くぼみ３１が設けられており、これには支持部材７が溶
接されている。
【００１２】図４は原子炉の炉心の小さな一部分を示し
ている。この部分は、図１から図３に示した種類の９個
の全燃料アセンブリ４０を含んでいる。そのうち１個の
燃料アセンブリしか詳細に示しておらず、その他は空に
なった正方形として示されている。各々の燃料サブアセ
ンブリ４０ａ内の燃料棒１０間のスペースには水が流
れ、燃料アセンブリ４０内の十字形チャネル３２の場合
も同じである。燃料アセンブリ４０の間のギャップ３７
ａ、３７ｂにも水が流れる。制御棒３８を挿入すること
のできるこれらのギャップ３７ａは、制御棒を挿入する
ことのできないギャップ３７ｂよりも巾が広い。制御棒
３８は直角十字を形成するブレード３８ａ、３８ｂ、３
８ｃ、３８ｄを有している。
ている。この部分は、図１から図３に示した種類の９個
の全燃料アセンブリ４０を含んでいる。そのうち１個の
燃料アセンブリしか詳細に示しておらず、その他は空に
なった正方形として示されている。各々の燃料サブアセ
ンブリ４０ａ内の燃料棒１０間のスペースには水が流
れ、燃料アセンブリ４０内の十字形チャネル３２の場合
も同じである。燃料アセンブリ４０の間のギャップ３７
ａ、３７ｂにも水が流れる。制御棒３８を挿入すること
のできるこれらのギャップ３７ａは、制御棒を挿入する
ことのできないギャップ３７ｂよりも巾が広い。制御棒
３８は直角十字を形成するブレード３８ａ、３８ｂ、３
８ｃ、３８ｄを有している。
【００１３】図５から明らかなように、各々の燃料棒１
０は被覆管４１と、管の軸線方向に縦方向に積上げられ
た多数の円筒状のペレット４２とを有する。燃料棒の各
端部に最も近くに位置したペレットは、天然ウランの酸
化物からなるが、従来からはペレットはＵ235 を濃縮し
た二酸化ウランからなっている。少数のペレットには、
二酸化ウランは酸化ガドリニウムのような可燃吸収体と
混合されている。最も下部にあるペレットは燃料棒の下
端に溶接された端栓４３上に剛的にのっており、最も上
のペレットは、燃料棒の上端に溶接された端栓４５に対
して張力を与えるらせんばね４４によって押し下げられ
ており、このようにしてヘリウムが充填されたプレナム
４６が生じる。核燃料材料の存在しないこのプレナムは
燃料棒の実効長さには含まれない。天然ウランのペレッ
トは燃料棒の実効長さに含まれる。
０は被覆管４１と、管の軸線方向に縦方向に積上げられ
た多数の円筒状のペレット４２とを有する。燃料棒の各
端部に最も近くに位置したペレットは、天然ウランの酸
化物からなるが、従来からはペレットはＵ235 を濃縮し
た二酸化ウランからなっている。少数のペレットには、
二酸化ウランは酸化ガドリニウムのような可燃吸収体と
混合されている。最も下部にあるペレットは燃料棒の下
端に溶接された端栓４３上に剛的にのっており、最も上
のペレットは、燃料棒の上端に溶接された端栓４５に対
して張力を与えるらせんばね４４によって押し下げられ
ており、このようにしてヘリウムが充填されたプレナム
４６が生じる。核燃料材料の存在しないこのプレナムは
燃料棒の実効長さには含まれない。天然ウランのペレッ
トは燃料棒の実効長さに含まれる。
【００１４】図６から図８までは、本発明に関して用い
るようになった燃料アセンブリ４０を示している。図６
から明らかなように、燃料アセンブリは中央部の燃料棒
１０ａと、それを取囲んだ、水キャップ３７ａ、３７ｂ
に近接あるいは内部水チャネル３２に近接したエッヂ部
の燃料棒１０ｂとを有している。中央燃料棒と、エッヂ
燃料棒とは唯一のサブアセンブリ４０ａの中でそれぞれ
１０ａ、１０ｂで示されている。その他のサブアセンブ
リも同じ様にして構成されている。例示したケースにお
いては、燃料棒１０ａ、１０ｂは７種類の異なったＵ
235 濃縮度、即ち、１．８２％、２．４５％、２．８１
％、３．２５％、３．９５％、４．３３％、４．６０％
の二酸化ウランペレットでできている。さらに、少数の
燃料棒は３．５％の濃縮度になっていて、３．１５％の
酸化ガドリニウムが含まれている。これら全ての図はウ
ランの初期重量の下で計算したＵ235 と酸化ガドリニウ
ムとのそれぞれの初期含有率を示している。中央部の燃
料棒１０ａの主な部分は燃料棒の実効長さの上部１／３
を構成している上部にあり、その濃縮度は燃料棒の実効
長さの下部、詳細にいうとその２／３を構成している部
分よりも低い。各種の燃料棒の上部および下部それぞれ
におけるペレットの濃縮度が、それぞれ図７および図８
に詳細に示しており、図においては、各々の正方形が図
６における同様に配置された燃料棒１０ａ、１０ｂに対
応する。酸化ガドリニウムを含んだ燃料棒には、Ｕ235
濃縮度を示すと共に、Ｇｄの印を付けてある。例示した
ケースにおいては、問題にしている中央部燃料棒が位置
している領域における、水平断面での中央燃料棒とエッ
ジ部燃料棒の平均の濃縮度は、燃料棒の上部で３．３１
％、下部で３．６０％であり、上部では下部より平均濃
度が８％低くなっている。中央部燃料棒１０ａの少なく
とも主部分の各々に関していうと、問題にしている燃料
棒の水平断面における濃縮度の平均濃縮度に対する比率
は、燃料棒の下部におけるよりも上部における方が低
い。エッジ部の燃料棒１０ｂの主部分に関していうと、
水平断面における濃縮度の平均濃縮度に対する比率は、
エッジ部燃料棒の下部におけるよりも上部における方が
高い。
るようになった燃料アセンブリ４０を示している。図６
から明らかなように、燃料アセンブリは中央部の燃料棒
１０ａと、それを取囲んだ、水キャップ３７ａ、３７ｂ
に近接あるいは内部水チャネル３２に近接したエッヂ部
の燃料棒１０ｂとを有している。中央燃料棒と、エッヂ
燃料棒とは唯一のサブアセンブリ４０ａの中でそれぞれ
１０ａ、１０ｂで示されている。その他のサブアセンブ
リも同じ様にして構成されている。例示したケースにお
いては、燃料棒１０ａ、１０ｂは７種類の異なったＵ
235 濃縮度、即ち、１．８２％、２．４５％、２．８１
％、３．２５％、３．９５％、４．３３％、４．６０％
の二酸化ウランペレットでできている。さらに、少数の
燃料棒は３．５％の濃縮度になっていて、３．１５％の
酸化ガドリニウムが含まれている。これら全ての図はウ
ランの初期重量の下で計算したＵ235 と酸化ガドリニウ
ムとのそれぞれの初期含有率を示している。中央部の燃
料棒１０ａの主な部分は燃料棒の実効長さの上部１／３
を構成している上部にあり、その濃縮度は燃料棒の実効
長さの下部、詳細にいうとその２／３を構成している部
分よりも低い。各種の燃料棒の上部および下部それぞれ
におけるペレットの濃縮度が、それぞれ図７および図８
に詳細に示しており、図においては、各々の正方形が図
６における同様に配置された燃料棒１０ａ、１０ｂに対
応する。酸化ガドリニウムを含んだ燃料棒には、Ｕ235
濃縮度を示すと共に、Ｇｄの印を付けてある。例示した
ケースにおいては、問題にしている中央部燃料棒が位置
している領域における、水平断面での中央燃料棒とエッ
ジ部燃料棒の平均の濃縮度は、燃料棒の上部で３．３１
％、下部で３．６０％であり、上部では下部より平均濃
度が８％低くなっている。中央部燃料棒１０ａの少なく
とも主部分の各々に関していうと、問題にしている燃料
棒の水平断面における濃縮度の平均濃縮度に対する比率
は、燃料棒の下部におけるよりも上部における方が低
い。エッジ部の燃料棒１０ｂの主部分に関していうと、
水平断面における濃縮度の平均濃縮度に対する比率は、
エッジ部燃料棒の下部におけるよりも上部における方が
高い。
【００１５】図９は本発明に関して使用するのに適した
他の燃料アセンブリ４７が示されている。この燃料アセ
ンブリが図６に示した燃料アセンブリと異なっているの
は、各々のサブアセンブリ４７ａが２４本の燃料棒（お
よびあらゆるエネルギー非生産的な棒）を含み、これら
は５×５の格子状に配置されていて、十字形の水チャネ
ル３２の中心部に最も近いところに位置する燃料棒が取
り除かれており、水チャネルの中心部を拡大している点
である。
他の燃料アセンブリ４７が示されている。この燃料アセ
ンブリが図６に示した燃料アセンブリと異なっているの
は、各々のサブアセンブリ４７ａが２４本の燃料棒（お
よびあらゆるエネルギー非生産的な棒）を含み、これら
は５×５の格子状に配置されていて、十字形の水チャネ
ル３２の中心部に最も近いところに位置する燃料棒が取
り除かれており、水チャネルの中心部を拡大している点
である。
【００１６】図１０に示した実施例においては、燃料ア
センブリ４８は内部水チャネルを有していない。この燃
料アセンブリは８×８の格子状に配置された６４本の燃
料棒（およびあらゆるエネルギー非生産的な棒）を有し
ている。水ギャップ３７ａ、３７ｂに面した燃料棒、即
ち、エッヂの燃料棒は前と同様に１０ｂで示され、その
エッジ部燃料棒によって取囲まれた燃料棒、即ち、中央
部燃料棒は、これも前と同様に１０ａで示されている。
センブリ４８は内部水チャネルを有していない。この燃
料アセンブリは８×８の格子状に配置された６４本の燃
料棒（およびあらゆるエネルギー非生産的な棒）を有し
ている。水ギャップ３７ａ、３７ｂに面した燃料棒、即
ち、エッヂの燃料棒は前と同様に１０ｂで示され、その
エッジ部燃料棒によって取囲まれた燃料棒、即ち、中央
部燃料棒は、これも前と同様に１０ａで示されている。
【００１７】図１１および図１２に示されたそれぞれの
燃料アセンブリ４９、５２には、内部に配置された垂直
チャネル５０が設けられており、この中を水が垂直方向
に下から上へ燃料アセンブリの中を流れる。チャネルの
壁部は５１で示されている。燃料アセンブリ４９と５２
との両方とも９×９の格子状の燃料棒を有し、チャネル
５０を形成するために３×３の燃料棒が取除かれてお
り、合計で７２本の燃料棒を有している。図１１に関す
る燃料アセンブリにおいては、チャネル５０は中心部に
配置され、水ギャップ３７ｂは全周において同じ巾を有
している。図１２に関する燃料アセンブリにおいては、
チャネル５０はギャップ３７ｂへ向かった方向に移動し
ており、制御棒を挿入することのできるギャップ３７ａ
はギャップ３７ｂよりも巾が広い。水ギャップ３７ｂに
面した燃料棒（図１１）と水ギャップ３７ａ、３７ｂに
面した燃料棒（図１２）、およびチャネル５０に面した
燃料棒、即ち、エッジ部の燃料棒は、両方の図において
１０ｂで示されており、これらのエッジ部燃料棒に取囲
まれた燃料棒、即ち、中央部燃料棒は１０ａで示されて
いる。
燃料アセンブリ４９、５２には、内部に配置された垂直
チャネル５０が設けられており、この中を水が垂直方向
に下から上へ燃料アセンブリの中を流れる。チャネルの
壁部は５１で示されている。燃料アセンブリ４９と５２
との両方とも９×９の格子状の燃料棒を有し、チャネル
５０を形成するために３×３の燃料棒が取除かれてお
り、合計で７２本の燃料棒を有している。図１１に関す
る燃料アセンブリにおいては、チャネル５０は中心部に
配置され、水ギャップ３７ｂは全周において同じ巾を有
している。図１２に関する燃料アセンブリにおいては、
チャネル５０はギャップ３７ｂへ向かった方向に移動し
ており、制御棒を挿入することのできるギャップ３７ａ
はギャップ３７ｂよりも巾が広い。水ギャップ３７ｂに
面した燃料棒（図１１）と水ギャップ３７ａ、３７ｂに
面した燃料棒（図１２）、およびチャネル５０に面した
燃料棒、即ち、エッジ部の燃料棒は、両方の図において
１０ｂで示されており、これらのエッジ部燃料棒に取囲
まれた燃料棒、即ち、中央部燃料棒は１０ａで示されて
いる。
【００１８】頭６から図８までの燃料アセンブリに適用
される状況と、図９、図１０、図１１、および図１２に
適用される状況とは同じであり、中央部燃料棒１０ａの
少なくとも主部分の各々に関しては、問題にしている中
央部燃料棒の水平断面における濃縮度の平均濃縮度に対
する比率は、燃料棒の下部におけるよりも上部における
方が低い。さらに、これらの燃料アセンブリに関してい
うと、エッジ部の燃料棒１０ｂの主部分の各々に関して
は、問題にしているエッジ部燃料棒の水平断面における
濃縮度の平均濃縮度に対する比率は、燃料棒の下部にお
けるより上部におけるほうが高い。
される状況と、図９、図１０、図１１、および図１２に
適用される状況とは同じであり、中央部燃料棒１０ａの
少なくとも主部分の各々に関しては、問題にしている中
央部燃料棒の水平断面における濃縮度の平均濃縮度に対
する比率は、燃料棒の下部におけるよりも上部における
方が低い。さらに、これらの燃料アセンブリに関してい
うと、エッジ部の燃料棒１０ｂの主部分の各々に関して
は、問題にしているエッジ部燃料棒の水平断面における
濃縮度の平均濃縮度に対する比率は、燃料棒の下部にお
けるより上部におけるほうが高い。
【図１】４個のサブアセンブリからなる、本発明を適用
するのに適した燃料アセンブリの、図２の線Ｉ−Ｉを通
る垂直断面図。
するのに適した燃料アセンブリの、図２の線Ｉ−Ｉを通
る垂直断面図。
【図２】図１の線II−IIから見た水平面に直角方向の、
同じ合成燃料アセンブリの図。
同じ合成燃料アセンブリの図。
【図３】図１の線III −III から見た水平面断面図。
【図４】原子炉の炉心の一部の水平断面図。
【図５】燃料アセンブリの燃料棒の垂直断面図。
【図６】図１から図３までに関する燃料アセンブリの図
で、中央部とエッジ部の燃料棒を示す。
で、中央部とエッジ部の燃料棒を示す。
【図７】図６の燃料アセンブリの上部における詳細な濃
縮度の表示。
縮度の表示。
【図８】図６の燃料アセンブリの下部における詳細な濃
縮度の表示。
縮度の表示。
【図９】本発明に関して使用するのに適した燃料アセン
ブリの他の実施例の図。
ブリの他の実施例の図。
【図１０】本発明に関して使用するのに適した燃料アセ
ンブリの他の実施例の図。
ンブリの他の実施例の図。
【図１１】本発明に関して使用するのに適した燃料アセ
ンブリの他の実施例の図。
ンブリの他の実施例の図。
【図１２】本発明に関して使用するのに適した燃料アセ
ンブリの他の実施例の図。
ンブリの他の実施例の図。
１ 燃料チャネル １０、１０ａ、１０ｂ 燃料棒 １１ 底部タイプレート １２ 頂部タイプレート ３２、５０ 内部チャネル ３７ａ、３７ｂ ギャップ ４０、４７、４８、４９、５２ 燃料アセンブリ
Claims (4)
- 【請求項１】 複数個の垂直方向燃料アセンブリ（４
０、４７、４８、４９、５２）を有した沸騰水型原子炉
であって、各々の燃料アセンブリが、濃縮された核燃料
材料でできた、周囲の垂直方向の燃料チャネル（１）の
中で底部タイプレート（１１）と頂部タイプレート（１
２）との間に配置された、複数個の燃料棒（１０、１０
ａ、１０ｂ）を収納している、その沸騰水型原子炉の炉
心において、各々の燃料アセンブリには底部タイプレー
トを通して水を流入させるための水の入口（３）が形成
され、水は垂直方向の燃料チャネルの燃料棒の間のスペ
ースを通り、頂部タイプレートから出ていき、各々の燃
料アセンブリには隣接した燃料アセンブリに関して、ま
たあるいは内部に配置されたチャネル（３２、５０）に
関して中間のギャップ（３７ａ、３７ｂ）が設けられ、
水は、炉心の中を垂直方向に下から上へ、前記ギャップ
および内部チャネル（もしあれば）の中を流れ、また少
なくとも幾つかの燃料アセンブリには異なった高さのと
ころで異なった濃縮度を有した燃料棒が設けられてお
り、燃料アセンブリの中で、水ギャップに近接、あるい
は内部チャネルに近接して配置されたエッジ部の燃料棒
（１０ｂ）によって取り囲まれた中央部の燃料棒（１０
ａ）の少なくとも主部分の各々が、問題にしている中央
部燃料棒の水平断面における濃縮度の、中央部燃料棒お
よびエッジ部燃料棒に関する平均濃縮度に対する比率
が、中央部燃料棒の下部におけるよりも上部における方
がより低くなるように配置されていることを特徴とする
沸騰水型原子炉の炉心。 - 【請求項２】 請求項１記載の原子炉炉心において、エ
ッジ部燃料棒（１０ｂ）の少なくとも主部分の各々が、
問題にしているエッジ部燃料棒の水平断面における濃縮
度の、中央部燃料棒およびエッジ部燃料棒に関する平均
濃縮度に対する比率が、エッジ部燃料棒の下部における
よりも上部における方がより高くなるように、配置され
ている沸騰水型原子炉の炉心。 - 【請求項３】 請求項１あるいは２記載の原子炉炉心に
おいて、前記上部長さが燃料棒（１０）の実効長さの１
／４ないし３／４を構成している沸騰水型原子炉の炉
心。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項記載の原
子炉炉心において、水平断面における中央部燃料棒（１
０ａ）とエッジ部燃料棒（１０ｂ）の平均濃縮度が、燃
料棒の下部の領域におけるよりも、燃料棒の上部の領域
における方が５ないし１５％低い沸騰水型原子炉の炉
心。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9202827A SE470485B (sv) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Reaktorhärd för en kärnreaktor av kokarvattentyp |
| SE9202827-3 | 1992-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06207995A true JPH06207995A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=20387316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5242989A Pending JPH06207995A (ja) | 1992-09-30 | 1993-09-29 | 沸騰水型原子炉の炉心 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5359634A (ja) |
| EP (1) | EP0590617B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06207995A (ja) |
| DE (1) | DE69312615T2 (ja) |
| ES (1) | ES2107597T3 (ja) |
| FI (1) | FI934278A7 (ja) |
| SE (1) | SE470485B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9404497D0 (sv) * | 1994-12-23 | 1994-12-23 | Asea Atom Ab | Bränslepatron med korta bränsleenheter |
| US5995577A (en) * | 1997-02-10 | 1999-11-30 | General Electric Company | Optimized steam vent locations for a nuclear fuel bundle |
| SE521865C2 (sv) * | 1999-01-15 | 2003-12-16 | Westinghouse Atom Ab | Bränslepatron för en nukleär kokarvattenreaktor |
| JP2002122687A (ja) * | 2000-10-17 | 2002-04-26 | Toshiba Corp | 原子炉炉心および原子炉運転方法 |
| FR2863097B1 (fr) * | 2003-11-27 | 2008-05-02 | Framatome Anp | Assemblage de combustible pour reacteur nucleaire a eau pressurisee contenant de l'uranium enrichi sans plutonium. |
| US8842802B2 (en) * | 2006-10-16 | 2014-09-23 | Global Nuclear Fuel-Americas, Llc. | Fuel rods for nuclear reactor fuel assemblies and methods of manufacturing thereof |
| CN102332315B (zh) * | 2007-09-26 | 2014-02-26 | 大亚湾核电运营管理有限责任公司 | 压水堆核电站反应堆堆芯燃料组件换料方法 |
| US10923239B2 (en) | 2012-07-09 | 2021-02-16 | Smr Inventec, Llc | Moving an entire nuclear reactor core as a unitary structure |
| US11935663B2 (en) | 2012-05-21 | 2024-03-19 | Smr Inventec, Llc | Control rod drive system for nuclear reactor |
| US9865363B2 (en) | 2012-07-09 | 2018-01-09 | Smr Inventec, Llc | Nuclear fuel core, nuclear fuel cartridge, and methods of fueling and/or defueling a nuclear reactor |
| US10943703B2 (en) * | 2017-02-09 | 2021-03-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel assembly, core design method and fuel assembly design method of light-water reactor |
| JP6878251B2 (ja) * | 2017-02-09 | 2021-05-26 | 株式会社東芝 | 軽水炉用燃料集合体、軽水炉炉心設計方法および軽水炉用燃料集合体設計方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4629599A (en) * | 1982-03-22 | 1986-12-16 | General Electric Company | Burnable absorber arrangement for fuel bundle |
| JPS6047986A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-15 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
| JP2504474B2 (ja) * | 1987-07-17 | 1996-06-05 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉の初装荷炉心 |
| US4986958A (en) * | 1987-11-02 | 1991-01-22 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly |
| US5008070A (en) * | 1987-11-07 | 1991-04-16 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly |
| JPH07101237B2 (ja) * | 1989-05-10 | 1995-11-01 | 株式会社東芝 | 燃料集合体及び原子炉 |
| JP2772061B2 (ja) * | 1989-09-22 | 1998-07-02 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
| JPH04215095A (ja) * | 1990-12-13 | 1992-08-05 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
-
1992
- 1992-09-30 SE SE9202827A patent/SE470485B/sv not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-08-23 US US08/110,734 patent/US5359634A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-29 ES ES93115660T patent/ES2107597T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-29 JP JP5242989A patent/JPH06207995A/ja active Pending
- 1993-09-29 DE DE69312615T patent/DE69312615T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-29 FI FI934278A patent/FI934278A7/fi unknown
- 1993-09-29 EP EP93115660A patent/EP0590617B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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