JPH0636048B2 - Fuel assembly - Google Patents

Fuel assembly

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JPH0636048B2
JPH0636048B2 JP61223828A JP22382886A JPH0636048B2 JP H0636048 B2 JPH0636048 B2 JP H0636048B2 JP 61223828 A JP61223828 A JP 61223828A JP 22382886 A JP22382886 A JP 22382886A JP H0636048 B2 JPH0636048 B2 JP H0636048B2
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fuel
uranium
area
fuel rods
fuel assembly
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聡明 榎本
俊亮 扇谷
勇 豊吉
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Hitachi Ltd
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、燃料経済性の向上を図った燃料集合体に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel assembly having improved fuel economy.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

沸騰水形原子炉の炉心部に装荷される燃料集合体におい
て、近年、燃料経済性を向上させるために、燃料棒内に
おけるウラン濃縮度分布及び可燃性毒物(ガドリニア)
分布を適正化する検討がなされている。
In a fuel assembly loaded in the core of a boiling water reactor, in recent years, in order to improve fuel economy, uranium enrichment distribution and burnable poisons (gadolinia) in fuel rods have been improved.
Studies are underway to optimize the distribution.

例えば特開昭58−196483号公報の第6図(公知
例1)、並びに特開昭59−84184号公報の第1図
(公知例2)に示す燃料集合体ではウラン濃縮度を燃料
集合体の上部領域で高く、下部領域で低くしている。ま
た、可燃性毒物(ガドリニア)入り燃料棒の本数を燃料
集合体の上部領域で多く、下部領域で少なくしており、
これによって燃料経済性の向上を図っている。
For example, in the fuel assembly shown in FIG. 6 of JP-A-58-196483 (known example 1) and FIG. 1 of JP-A-59-84184 (known example 2), the uranium enrichment is defined as the fuel assembly. It is high in the upper area and low in the lower area. Also, the number of fuel rods containing burnable poison (gadolinia) is large in the upper region of the fuel assembly and small in the lower region,
This is improving fuel economy.

しかしながら、電力需要のうち、原子力発電による依存
度が今後益々増大することが予想され、そのため燃料経
済性の一層の向上が要望されている。
However, of the electric power demand, it is expected that the dependence on nuclear power generation will increase more and more in the future, and therefore further improvement of fuel economy is demanded.

また、公知例1,2に示す燃料集合体では、冷温時の中
性子インポータンスが高い燃料集合体上部領域におい
て、ウラン濃縮度が高くなっているので、可燃性毒物に
よる反応度抑制効果が小さくなるサイクル末期では、炉
停止余裕が若干小さくなる傾向があり、原子炉安全性の
向上を図る立場から、炉停止余裕を大きくするための改
善も要望されている。
Further, in the fuel assemblies shown in the known examples 1 and 2, the uranium enrichment is high in the upper region of the fuel assembly where the neutron importance at the time of cold temperature is high, and thus the reactivity suppression effect by the burnable poison is reduced in the cycle. At the end of the period, the reactor shutdown margin tends to be slightly smaller, and from the standpoint of improving reactor safety, improvements are also required to increase the reactor shutdown margin.

ところで、炉停止余裕を大きくするための提案として
は、特開昭58−179391号公報のFig.5A,5
B及びFig.4C(公知例3)、並びに特開昭58−1
79392号公報のFig.5A〜5H及びFig.6A〜
6H(公知例4)がある。
By the way, as a proposal for increasing the reactor shutdown margin, Fig. 1 of JP-A-58-179391 is used. 5A, 5
B and FIG. 4C (known example 3), and JP-A-58-1
Fig. 79392. 5A-5H and FIG. 6A ~
6H (known example 4).

これらの公知例3,4には、冷温時の中性子インポータ
ンスの高い燃料集合体上部領域のウラン濃縮度を低く
し、これによって炉停止余裕を改善することが開示され
ている。
These known examples 3 and 4 disclose that the uranium enrichment in the upper region of the fuel assembly, which has a high neutron importance at the time of cold temperature, is made low, thereby improving the reactor shutdown margin.

すなわち、公知例3,4では、ウラン濃縮度を燃料集合
体上部領域で低く、下部領域で高くし、かつ、可燃性毒
物(ガドリニア)の濃度を燃料集合体上部領域で低く、
下部領域で高くしている。
That is, in Known Examples 3 and 4, the uranium enrichment is low in the upper region of the fuel assembly and high in the lower region, and the concentration of burnable poison (gadolinia) is low in the upper region of the fuel assembly.
It is higher in the lower area.

しかしながら、公知例3,4に示された炉停止余裕改善
のための提案では、燃料経済性の向上を図った公知例
1,2の提案とはウラン濃縮度分布、可燃性毒物分布が
いずれも逆の条件となっている。このことから明らかな
ように、燃料経済性の向上と、炉停止余裕度の改善とを
同時に実現することは極めて困難とされていた。
However, in the proposals for improving the reactor shutdown margin shown in the publicly known examples 3 and 4, both the uranium enrichment distribution and the burnable poison distribution are different from those of the publicly known examples 1 and 2 in which the fuel economy is improved. The conditions are opposite. As is clear from this, it has been extremely difficult to simultaneously improve the fuel economy and the reactor shutdown margin.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

第1の発明は、沸騰水形原子炉の炉心部に装荷される燃
料集合体における燃料経済性の、より一層の向上を図る
ことを目的とする。
It is an object of the first invention to further improve the fuel economy of a fuel assembly loaded in the core of a boiling water reactor.

また、第2の発明は、燃料経済性の向上と、原子炉安全
性の向上のための炉停止余裕の確保とを同時に実現でき
る燃料集合体を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a fuel assembly capable of simultaneously improving fuel economy and ensuring a reactor shutdown margin for improving reactor safety.

〔発明の概要〕 第1の発明では、燃料集合体上下端部の少なくとも一方
に天然ウラン、微濃縮ウラン又は劣化ウランのいずれか
一つを入れ、それ以外の領域を上部領域と下部領域とに
区分し、上部領域の燃料集合体平均のウラン濃縮度を下
部領域の燃料集合体平均のウラン濃縮度よりも高くする
とともに、数本の燃料棒はその全長にわたって可燃性毒
物を入れた全長可燃性毒物入り燃料棒とし、この全長可
燃性毒物入り燃料棒より少ない本数の燃料棒は上部領域
のみに前記全長可燃性毒物入り燃料棒より低濃度の可燃
性毒物を入れた部分長可燃性毒物入り燃料棒とすること
を特徴とする。
[Summary of the Invention] In the first invention, at least one of the upper and lower ends of the fuel assembly is filled with any one of natural uranium, slightly enriched uranium, and depleted uranium, and the other regions are defined as upper and lower regions. The uranium enrichment averaged over the fuel assemblies in the upper region is divided into higher than the uranium enrichment averaged over the fuel assemblies in the lower region, and some fuel rods are burnable with burnable poisons over their entire length. A fuel rod containing poisonous substances, and the number of fuel rods less than the fuel rods containing full-length combustible poisons is a fuel containing a partial length of combustible poisons in which only a lower concentration of the combustible poison is contained in the upper region. It is characterized as a stick.

また第2の発明では、燃料集合体上下端部の少なくとも
一方に天然ウラン、微濃縮ウラン又は劣化ウランのいず
れか一つを入れ、それ以外の領域を上部領域、中央部領
域及び下部領域に区分し、中央部領域の燃料集合体平均
のウラン濃縮度を上部領域及び下部領域の燃料集合体平
均のウラン濃縮度よりも高くするとともに、数本の燃料
棒はその全長にわたって可燃性毒物を入れた全長可燃性
毒物入り燃料棒とし、この全長可燃性毒物入り燃料棒よ
り少ない本数の燃料棒は中央部領域のみに前記全長可燃
性毒物入り燃料棒より低濃度の可燃性毒物を入れた部分
長可燃性毒物入り燃料棒とすることを特徴とする。
Further, in the second invention, at least one of the upper and lower ends of the fuel assembly is filled with any one of natural uranium, slightly enriched uranium and depleted uranium, and the other region is divided into an upper region, a central region and a lower region. The average uranium enrichment of the fuel assemblies in the central region was set higher than the average uranium enrichment of the fuel assemblies in the upper region and the lower region, and some fuel rods contained burnable poisons over their entire length. A fuel rod containing full-length combustible poison, and a smaller number of fuel rods than the fuel rod containing full-length combustible poison contains a lower concentration of combustible poison than the fuel rod containing full-length combustible poison in the central region only. It is characterized in that it is a fuel rod containing a poisonous substance.

〔発明の実施例〕Example of Invention

まず第1の発明の実施例を第1図に示す。 First, an embodiment of the first invention is shown in FIG.

図は、沸騰水形原子炉の炉心部に上下方向に向けて装荷
される多数の燃料集合体のうちの1体を模式的に示すも
ので、これはウラン燃料をもつ8×8本の燃料棒を上下
方向に向けて配置した構成となっている。
The figure schematically shows one of a large number of fuel assemblies loaded vertically in the core of a boiling water reactor, which is 8 × 8 fuel with uranium fuel. The bars are arranged vertically.

上記燃料集合体は、上端部に天然ウラン(濃縮度0.7
1%)を入れ、それ以外の領域を上部領域I及び下部領
域IIに区分して上部領域Iのウラン濃縮度を3.52%
とし、下部領域IIのウラン濃縮度を3.33%とする。
なお、上端部の天然ウランの代りに微濃縮ウラン又は劣
化ウランとしてもよい。
The fuel assembly has natural uranium (enrichment of 0.7
1%) and the other regions are divided into upper region I and lower region II, and the uranium enrichment in upper region I is 3.52%.
And the uranium enrichment of the lower region II is 3.33%.
Instead of natural uranium at the upper end, finely enriched uranium or depleted uranium may be used.

また、8本の燃料棒(全長可燃性毒物入り燃料棒)には
全長にわたって濃度3.4%の可燃性毒物(カドリニ
ア)を入れ、別の2本の燃料棒(部分長可燃性毒物入り
燃料棒)には上部領域Iのみに濃度2.0%の可燃性毒
物(カドリニア)を入れる。
In addition, 8 fuel rods (fuel rods containing burnable poison with full length) were filled with burnable poison (cadrinia) having a concentration of 3.4% over the entire length, and another 2 fuel rods (fuel containing burnable poison with partial length) A burnable poison (cadrinia) having a concentration of 2.0% is put only in the upper region I of the bar).

以上のように構成することにより、サイクル前半では上
部領域Iの反応度がガドリニアで抑制されるため、炉心
の軸方向出力分布が下部ピークとなり、炉心平均ボイド
率が増大し、プルトニウムの蓄積が促進される。一方、
サイクル末期にはガドリニアがほぼ燃え尽きるので、炉
心の軸方向出力分布はウラン濃縮度の高い上部領域Iへ
ピークが移り、このため炉心平均ボイド率が下がって、
ボイドによる反応度損失分が減少するとともに、サイク
ル前半で蓄積したプルトニウムも燃焼する。このように
サイクル中に、炉心平均ボイド率を変化させることによ
り中性子スペクトルを変化させ、スペクトルシフト効果
を生じさせることにより、サイクル末期の炉心反応度は
上昇し、燃料経済性が向上することになるのである。
With the above-described configuration, the reactivity in the upper region I is suppressed by gadolinia in the first half of the cycle, so that the axial power distribution of the core has a lower peak, the core average void fraction increases, and the accumulation of plutonium is promoted. To be done. on the other hand,
At the end of the cycle, since gadolinia is almost burned out, the axial power distribution of the core shifts to a peak in the upper region I where the uranium enrichment is high, which causes the core average void fraction to decrease.
The loss of reactivity due to voids decreases, and the plutonium accumulated in the first half of the cycle also burns. Thus, during the cycle, the neutron spectrum is changed by changing the core average void fraction, and the spectrum shift effect is generated, whereby the core reactivity at the end of the cycle is increased and the fuel economy is improved. Of.

なお、上端部に天然ウラン、微濃縮ウラン又は劣化ウラ
ンのいずれか一つを入れることとしたのは、この部分で
は中性子インポータンスが低いので、低濃縮度のウラン
にすることによって燃料経済性を一層高めるためであ
る。
In addition, it was decided to put any one of natural uranium, slightly enriched uranium or depleted uranium in the upper end part because the neutron importance is low in this part, so fuel efficiency will be further improved by using uranium of low enrichment. This is to increase.

ここで、スペクトルシフト効果を最大とするためには、
上部領域Iにおける2本の部分長可燃性毒物入り燃料棒
のガドリニア濃度を低くした方が効果的であるが、この
点について第2図により説明する。なお、第2図の縦軸
は無限増倍率(K∞)、横軸は燃焼度(Gwd/t)を示
す。
Here, in order to maximize the spectrum shift effect,
It is more effective to lower the gadolinia concentration of the two fuel rods containing the partial length combustible poison in the upper region I. This point will be described with reference to FIG. The vertical axis of FIG. 2 represents infinite multiplication factor (K∞), and the horizontal axis represents burnup (Gwd / t).

第2図中一点鎖線(符号A)は、ウラン濃縮度3.52
%で、濃度3.4%のガドリニア入り燃料棒が8本ある
場合について示している。
The alternate long and short dash line (symbol A) in FIG. 2 indicates a uranium enrichment of 3.52.
%, There are eight fuel rods with gadolinia having a concentration of 3.4%.

また、第2図中実線(符号B)は第1図の上部領域Iと
同じく、ウラン濃縮度3.52%で、濃度3.4%のガ
ドリニア入り燃料棒が8本、濃度2.0%のガドリニア
入り燃料棒が2本ある場合について示している。
The solid line (symbol B) in FIG. 2 has the same uranium enrichment of 3.52%, eight gadolinia-containing fuel rods with a concentration of 3.4%, and the concentration of 2.0% as in the upper region I of FIG. It shows the case where there are two fuel rods with gadolinia.

さらに、第2図中二点鎖線(符号C)は、ウラン濃縮度
3.52%で、濃度3.4%のガドリニア入り燃料棒が
10本ある場合について示している。
Furthermore, the chain double-dashed line (symbol C) in FIG. 2 shows the case where there are 10 fuel rods with gadolinia having a uranium enrichment of 3.52% and a concentration of 3.4%.

第2図中符号Dは、第1図の領域IIにおけるサイクル末
期燃焼度の範囲を示している。
The symbol D in FIG. 2 indicates the range of the end-cycle burnup in the region II of FIG.

そこで、上部領域Iの特性は、実線(符号B)で示され
ているように、サイクル前半では反応度抑制効果が大き
く、サイクル末期では、濃度2.0%のガドリニアを入
れた2本の燃料棒が存在しない図中一点鎖線(符号A)
の場合と同じになる。
Therefore, as shown by the solid line (symbol B), the characteristics of the upper region I have a large reactivity suppressing effect in the first half of the cycle, and at the end of the cycle, two fuels containing gadolinia with a concentration of 2.0% are included. One-dot chain line (symbol A) in the figure without bars
Will be the same as

これは軸方向出力分布をサイクル前半では下部領域IIで
ピークとし、サイクル末期では上部領域Iでピークとす
るのに適している。
This is suitable for the axial power distribution to peak in the lower region II in the first half of the cycle and peak in the upper region I at the end of the cycle.

2.0%ガドリニア入り燃料棒2本のガドリニアの濃度
を高め、3.4%にすると第2図の二点鎖線(符号C)
に示されるようにサイクル末期でもガドリニアの燃え残
り量が多くなり、反応度が低下するとともに、スペクト
ルシフト効果も小さくなるので燃料経済性が低下する。
If the concentration of gadolinia in two fuel rods containing 2.0% gadolinia is increased to 3.4%, the chain double-dashed line in FIG.
As shown in (1), the amount of unburned gadolinia remains large even at the end of the cycle, the reactivity decreases, and the spectrum shift effect also decreases, so the fuel economy decreases.

このように、2本の燃料棒を、上部領域Iのみに低濃度
のガドリニアを入れた部分長可燃性毒物入り燃料棒とす
ることによって燃料経済性が向上することがわかる。
Thus, it can be seen that the fuel economy is improved by using the two fuel rods as the fuel rods containing the partial length combustible poison in which the gadolinia of a low concentration is placed only in the upper region I.

なお、第1の発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば第3図のように、天然ウラン、微濃縮ウラン
または劣化ウランのいずれか一つを下端部に入れてもよ
いし、第4図のように上端部と下端部に入れてもよい。
The first invention is not limited to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 3, any one of natural uranium, slightly enriched uranium and depleted uranium may be placed at the lower end portion, or as shown in FIG. 4, it may be placed at the upper end portion and the lower end portion.

次に第2の発明の実施例を第5図に示す。Next, an embodiment of the second invention is shown in FIG.

図は燃料集合体を模式的に示すもので、上端部に天然ウ
ラン、微濃縮ウラン又は劣化ウランのいずれか一つを入
れることは第1図の実施例と同様であるが、本実施例で
はそれ以外の領域を上部領域Ia、中央部領域IIa及び
下部領域IIIaの3つの領域に区分し、上部領域Ia及
び下部領域IIIaのウラン濃縮度をいずれも3.33%
とし、中央部領域IIaのウラン濃縮度のみ3.52%と
する。
The figure schematically shows a fuel assembly, and it is the same as the embodiment of FIG. 1 that any one of natural uranium, slightly enriched uranium and depleted uranium is put in the upper end portion, but in this embodiment, The other region is divided into three regions, an upper region Ia, a central region IIa, and a lower region IIIa, and the uranium enrichment of each of the upper region Ia and the lower region IIIa is 3.33%.
And only the uranium enrichment in the central area IIa is 3.52%.

また、8本の燃料棒(全長可燃性毒物入り燃料棒)には
全長にわたって濃度3.4%の可燃性毒物(ガドリニ
ア)を入れ、別の2本の燃料棒(部分長可燃性毒物入り
燃料棒)には中央部領域IIaのみに濃度2.0%の可燃
性毒物(ガドリニア)を入れる。
In addition, 8 fuel rods (full length burnable poison-containing fuel rods) were filled with 3.4% concentration of burnable poison (gadolinia) over the entire length, and another 2 fuel rods (partial length burnable poison containing fuel) A burnable poison (gadolinia) having a concentration of 2.0% is put only in the central region IIa of the bar).

以上の構成においても、中性子インポータンスが低い上
端部に天然ウランを使用することにより、燃料経済性の
向上が図られる。また中央部領域IIa及び下部領域III
aでは、ウラン濃縮度及びガドリニア入り燃料棒の本数
に差をつけることによってスペクトルシフト効果を生じ
させることができる。すなわち、ウラン濃縮度は中央部
領域IIaが下部領域IIIaよりも高く、ガドリニア濃度
は中央部領域IIaのみにガドリニアをもつ部分可燃性毒
物入り燃料棒が2本あるため、中央部領域IIaの方が高
い。このため、サイクル前半では中央部領域IIaの反応
度がガドリニアで抑制され炉心の軸方向出力分布が下部
ピークとなり、炉心平均ボイド率が増大するので、プル
トニウムの蓄積が促進されることになる。一方、サイク
ル末期にはガドリニアがほぼ燃え尽きるので、炉心の軸
方向出力分布はウラン濃縮度の高い中央部領域IIaへピ
ークが移り、炉心平均ボイド率が下がってボイドによる
反応度損失分が減少し、同時に、サイクル前半で蓄積し
たプルトニウムも燃焼する。そしてこれらのスペクトル
シフト効果から、サイクル末期の炉心反応度が上昇し、
燃料経済性が向上することになるのである。
Also in the above configuration, the fuel economy can be improved by using natural uranium in the upper end portion where the neutron importance is low. Also, the central region IIa and the lower region III
In a, the spectrum shift effect can be produced by making the uranium enrichment and the number of gadolinia-containing fuel rods different. That is, the uranium enrichment is higher in the central region IIa than in the lower region IIIa, and the gadolinia concentration is higher in the central region IIa because there are two partially burnable poison-bearing fuel rods having gadolinia only in the central region IIa. high. Therefore, in the first half of the cycle, the reactivity in the central region IIa is suppressed by gadolinia, the axial power distribution of the core reaches the lower peak, and the core average void fraction increases, so that the accumulation of plutonium is promoted. On the other hand, since gadolinia is almost burned out at the end of the cycle, the axial power distribution of the core shifts to the central region IIa where the uranium enrichment is high, the core average void fraction decreases, and the reactivity loss due to voids decreases, At the same time, the plutonium accumulated in the first half of the cycle also burns. And from these spectrum shift effects, the core reactivity at the end of the cycle increases,
Fuel economy will be improved.

また上部領域Iaでは、ウラン濃縮度は3.33%と中
央部領域IIaより低く、ガドリニア濃度は2本の部分可
燃性毒物入り燃料棒の分だけ中央部領域IIaより低い。
このように冷温時の中性子インポータンスが高い上部領
域Iaのウラン濃縮度を低くすることにより、炉停止余
裕が向上することになる。なお上部領域Iaの長さを燃
料有効長の1/8程度とすることによって、中央部領域II
aと下部領域IIIaのウラン濃縮度及びガドリニア入り
燃料棒の本数に差をつけることによって生まれるスペク
トルシフト効果を損うことなく炉停止余裕を大きくする
ことができる。
In the upper region Ia, the uranium enrichment is 3.33%, which is lower than that in the central region IIa, and the gadolinia concentration is lower than that in the central region IIa by the amount of the two fuel rods containing partially burnable poisons.
By reducing the uranium enrichment in the upper region Ia having a high neutron importance at the cold temperature, the reactor shutdown margin is improved. By setting the length of the upper region Ia to about 1/8 of the active fuel length, the central region II
It is possible to increase the reactor shutdown margin without impairing the spectrum shift effect produced by making the difference between the uranium enrichment and the number of gadolinia-containing fuel rods in a and the lower region IIIa.

要するに、本実施例では、第1図の実施例と同様に燃料
経済性の向上を図りつつ、炉停止余裕の向上をも図るこ
とができるものである。
In short, in this embodiment, it is possible to improve the fuel economy as in the embodiment of FIG. 1 and also improve the reactor shutdown margin.

さらに、本実施例のように2.0%濃度のガドリニアを
中央部領域IIaのみに入れた場合の効果は次のように説
明することができる。
Further, the effect obtained when the gadolinia of 2.0% concentration is placed only in the central region IIa as in this embodiment can be explained as follows.

いま、第5図の燃料集合体との比較のため、第6図のよ
うに上部領域Iaにも2.0%濃度のガドリニアを入れ
た燃料集合体を想定する。つまり、第6図の燃料集合体
では、2本の部分可燃性毒物入り燃料棒に、上部領域I
a及び中央部領域IIaの2つの領域にわたって2.0%
濃度のガドリニアを入れると考えるのである。
For comparison with the fuel assembly shown in FIG. 5, a fuel assembly having a gadolinia of 2.0% concentration in the upper region Ia is assumed as shown in FIG. That is, in the fuel assembly shown in FIG. 6, the upper region I is attached to the two fuel rods containing the partially burnable poison.
2.0% over the two areas a and the central area IIa
It is considered that the concentration of gadolinia is added.

そこで、第5図に示す燃料集合体(バンドルVとす
る。)を用いた場合と、第6図に示す燃料集合体(バン
ドルVIとする。)を用いた場合の、原子炉運転時におけ
る実効増倍率(Keff)を比較すると、第7図のように
なる。
Therefore, the effectiveness of the fuel assembly shown in FIG. 5 (designated as bundle V) and the fuel assembly shown in FIG. 6 (designated as bundle VI) in operating the reactor. Comparing the multiplication factors (Keff) is as shown in FIG.

第7図の比較から明らかなように、バンドルVIではサイ
クル初期において実効増倍率(Keff)が目標値に達し
ていない。このように実効増倍率(Keff)が小さい
と、サイクル初期と言えども制御棒による炉心出力の制
御が困難となるので好ましくないのである。またサイク
ル末期の実効増倍率(Keff)を見ると、バンドルVの
方がバンドルVIよりも燃料経済性の点で優れていること
がわかる。
As is clear from the comparison of FIG. 7, in the bundle VI, the effective multiplication factor (Keff) does not reach the target value at the beginning of the cycle. When the effective multiplication factor (Keff) is small as described above, it is difficult to control the core output by the control rod even at the beginning of the cycle, which is not preferable. Looking at the effective multiplication factor (Keff) at the end of the cycle, it can be seen that the bundle V is superior to the bundle VI in terms of fuel economy.

なお、第2の発明についても上記実施例に限らない。例
えば第8図のように、天然ウラン、微濃縮ウランまたは
劣化ウランのいずれか一つを下端部に入れてもよいし、
第9図のように上下両端部に入れてもよい。
The second invention is not limited to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 8, any one of natural uranium, slightly enriched uranium and depleted uranium may be put in the lower end portion,
As shown in FIG. 9, they may be placed at both upper and lower ends.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、第1発明によれば、沸騰水形原子炉の炉
心部に装荷される燃料集合体において燃料経済性の向上
を図ることができる。
As described above, according to the first invention, the fuel economy can be improved in the fuel assembly loaded in the core of the boiling water reactor.

また第2の発明によれば、原子炉安全性の向上のための
炉停止余裕を充分確保しつつ沸騰水形原子炉のスペクト
ルシフト効果を増大させ、燃料経済性の向上を図ること
ができる。また、第1発明および第2発明によれば、部
分長可燃性毒物入り燃料棒の本数を全長可燃性毒物入り
燃料棒の本数よりも少なくし、かつ部分長可燃性毒物入
り燃料棒の可燃性毒物濃度を全長可燃性毒物入り燃料棒
の可燃性毒物濃度よりも低くすることにより、燃焼にお
ける可燃性毒物の反応度変化量を微妙に制御し、スペク
トルシフト効果を高め、燃料の経済性をさらに向上させ
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to increase the spectrum shift effect of the boiling water reactor while ensuring a sufficient reactor shutdown margin for improving the safety of the reactor, and to improve the fuel economy. Further, according to the first invention and the second invention, the number of the fuel rods containing the partial-length combustible poison is made smaller than the number of the fuel rods containing the full-length combustible poison, and the flammability of the fuel rod containing the partial-length combustible poison is also increased. By making the poison concentration lower than the burnable poison concentration of the fuel rod containing the full-length burnable poison, the reactivity change amount of the burnable poison in combustion is delicately controlled, the spectrum shift effect is enhanced, and the fuel economy is further improved. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は第1の発明に係る実施例の燃料集合体を模式的
に示す図、第2図は同実施例の効果を説明するための無
限増倍率と燃焼度との関係を示す図、第3図及び第4図
は第1の発明に係るそれぞれ他の実施例の燃料集合体を
模式的に示す図、第5図は第2の発明に係る実施例の燃
料集合体を模式的に示す図、第6図は同実施例の燃料集
合体と対比される燃料集合体を模式的に示す図、第7図
は同実施例の効果を説明するための実効増倍率とサイク
ル燃焼度との関係を示す図、第8図及び第9図は第2の
発明に係るそれぞれ他の実施例の燃料集合体を模式的に
示す図である。 I……上部領域、II……下部領域、Ia……上部領域、
IIa……中央部領域、IIIa……下部領域。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a fuel assembly of an embodiment according to the first invention, and FIG. 2 is a diagram showing a relationship between infinite multiplication factor and burnup for explaining the effect of the embodiment, FIGS. 3 and 4 are diagrams schematically showing the fuel assemblies of other embodiments according to the first invention, and FIG. 5 is a schematic view of the fuel assemblies of the embodiment according to the second invention. FIG. 6 is a diagram schematically showing a fuel assembly to be compared with the fuel assembly of the same embodiment, and FIG. 7 is an effective multiplication factor and a cycle burnup for explaining the effect of the same embodiment. FIG. 8, FIG. 8 and FIG. 9 are views schematically showing the fuel assemblies of other embodiments according to the second invention. I ... upper area, II ... lower area, Ia ... upper area,
IIa: central area, IIIa: lower area.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 扇谷 俊亮 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 豊吉 勇 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭54−64287(JP,A) 特開 昭58−196483(JP,A) 特開 昭59−84184(JP,A) 特開 昭60−117182(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shunsuke Ogiya 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside Toshiba Headquarters office (72) Inventor Isamu Toyoyoshi 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shares Company Toshiba Headquarters Office (56) Reference JP 54-64287 (JP, A) JP 58-196483 (JP, A) JP 59-84184 (JP, A) JP 60-117182 ( JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】上下方向に向けて配置される多数の燃料棒
より構成され、沸騰水型原子炉の炉心部に装荷される燃
料集合体において、上下端部の少なくとも一方に天然ウ
ラン、微濃縮ウラン又は劣化ウランのいずれか一つを入
れ、それ以外の領域を上部領域と下部領域とに区分し、
上部領域の燃料集合体平均のウラン濃縮度を下部領域の
燃料集合体平均のウラン濃縮度よりも高くするととも
に、数本の燃料棒はその全長にわたって可燃性毒物を入
れた全長可燃性毒物入り燃料棒とし、この全長可燃性毒
物入り燃料棒より少ない本数の燃料棒は上部領域のみに
前記全長可燃性毒物入り燃料棒より低濃度の可燃性毒物
を入れた部分長可燃性毒物入り燃料棒とすることを特徴
とする燃料集合体。
1. A fuel assembly comprising a large number of fuel rods arranged in a vertical direction and loaded in a core part of a boiling water reactor, at least one of upper and lower ends of which is enriched with natural uranium and slightly enriched. Put either one of uranium or depleted uranium and divide the other area into upper area and lower area,
The average uranium enrichment of the fuel assembly in the upper region is made higher than the average uranium enrichment of the fuel assembly in the lower region, and some fuel rods contain burnable poison over their entire length. The number of fuel rods that are smaller than the fuel rods containing burnable poisons in the full length is the fuel rods containing burnable poisons in a partial length in which the concentration of burnable poisons is lower than that in the fuel rods containing burnable poisons in the upper region only. A fuel assembly characterized by the following.
【請求項2】上下方向に向けて配置される多数の燃料棒
より構成され、沸騰水型原子炉の炉心部に装荷される燃
料集合体において、上下端部の少なくとも一方に天然ウ
ラン、微濃縮ウラン又は劣化ウランのいずれか一つを入
れ、それ以外の領域を上部領域、中央部領域及び下部領
域に区分し、中央部領域の燃料集合体平均のウラン濃縮
度を上部領域及び下部領域の燃料集合体平均のウラン濃
縮度よりも高くするとともに、数本の燃料棒はその全長
にわたって可燃性毒物を入れた全長可燃性毒物入り燃料
棒とし、この全長可燃性毒物入り燃料棒より少ない本数
の燃料棒は中央部領域のみに前記全長可燃性毒物入り燃
料棒より低濃度の可燃性毒物を入れた部分長可燃性毒物
入り燃料棒とすることを特徴とする燃料集合体。
2. A fuel assembly comprising a large number of fuel rods arranged in the vertical direction and loaded in the core of a boiling water reactor, at least one of upper and lower ends of which is enriched with natural uranium and slightly enriched. Put either one of uranium or depleted uranium and divide the other area into upper area, central area and lower area, and calculate the average uranium enrichment of fuel assembly in the central area as fuel in upper area and lower area. The fuel concentration should be higher than the average uranium enrichment of the aggregate, and several fuel rods should be fuel rods containing full-length combustible poisons containing burnable poisons over their entire length. A fuel assembly characterized in that the rod is a fuel rod containing a partial-length burnable poison containing a lower concentration of burnable poison than the fuel rod containing the full-length burnable poison only in the central region.
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JPS6039194B2 (en) * 1977-10-31 1985-09-04 株式会社東芝 nuclear fuel assembly
JPS58196483A (en) * 1982-05-12 1983-11-15 株式会社東芝 Fuel assembly
JPS5984184A (en) * 1982-11-05 1984-05-15 株式会社日立製作所 Fuel assembly for bwr type reactor
JPS60117182A (en) * 1983-11-30 1985-06-24 株式会社東芝 Fuel aggregate for boiling-water type reactor

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