JPH0636049B2 - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents
沸騰水型原子炉用燃料集合体Info
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- JPH0636049B2 JPH0636049B2 JP61278764A JP27876486A JPH0636049B2 JP H0636049 B2 JPH0636049 B2 JP H0636049B2 JP 61278764 A JP61278764 A JP 61278764A JP 27876486 A JP27876486 A JP 27876486A JP H0636049 B2 JPH0636049 B2 JP H0636049B2
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- rod
- enrichment
- 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
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- 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は特に高燃焼度長期サイクル運転に好適な沸騰水
型原子炉用燃料集合体に関する。
型原子炉用燃料集合体に関する。
（従来の技術） 一般に燃料集合体の濃縮度と可燃性毒物分布は概略次の
手順により決定される。
手順により決定される。
すなわち、取替燃料では運転期間と平均取出燃焼度が与
えられると、燃料取替え体数および必要な平均濃縮度が
わかり、この濃縮度が決定されると炉心の初期余剰反応
度を適切な値とし、さらにその燃焼変化を平坦とするよ
うな可燃性毒物の本数と濃度を決める。次に、集合体局
所出力ピーキング係数が一定の値以下になるように燃料
棒の濃縮度種類数および燃料棒配置を定める。
えられると、燃料取替え体数および必要な平均濃縮度が
わかり、この濃縮度が決定されると炉心の初期余剰反応
度を適切な値とし、さらにその燃焼変化を平坦とするよ
うな可燃性毒物の本数と濃度を決める。次に、集合体局
所出力ピーキング係数が一定の値以下になるように燃料
棒の濃縮度種類数および燃料棒配置を定める。
ところで、従来の設計方法ではこの燃料設計に際して可
燃性毒物は集合体の周辺位置を避けて配置し、また可燃
性毒物同士の吸収反応の干渉をなるべく避けるために可
燃性毒物は隣接させないようにしていた。
燃性毒物は集合体の周辺位置を避けて配置し、また可燃
性毒物同士の吸収反応の干渉をなるべく避けるために可
燃性毒物は隣接させないようにしていた。
この方法である運転期間およびある取出燃焼度を前提と
して設計された燃料の濃縮度および可燃性毒物の配置例
に第５図に示す。第５図のマスは燃料棒位置を示し、ｅ
1 ，ｅ2 ，ｅ3 ，ｅ4 ，ｅ5 は可燃性毒物を含まない燃
料棒が示し、番号が少いほどウラン235 濃縮度が高いこ
とを示す。また、Ｇは可燃性毒物入り燃料棒の位置を示
し、全部で20本使用されている。この燃料による局所出
力ピーキング係数の燃焼変化の例を第６図に示す。
して設計された燃料の濃縮度および可燃性毒物の配置例
に第５図に示す。第５図のマスは燃料棒位置を示し、ｅ
1 ，ｅ2 ，ｅ3 ，ｅ4 ，ｅ5 は可燃性毒物を含まない燃
料棒が示し、番号が少いほどウラン235 濃縮度が高いこ
とを示す。また、Ｇは可燃性毒物入り燃料棒の位置を示
し、全部で20本使用されている。この燃料による局所出
力ピーキング係数の燃焼変化の例を第６図に示す。
（従来技術の問題点） 一般に濃縮度を増すことによって高燃焼度化燃料炉心を
設計する場合、初期余剰反応度抑制のために必要な可燃
性毒物の本数が増加してくることと高濃縮度化にともな
ってウラン235 の中性子吸収が増すので、可燃性毒物の
一本当たりの反応度価値が次第に減少してくることとか
ら急激に必要な可燃性毒物の本数が増えてくる。特に、
高燃焼度の領域では第５図に示したように多数本必要と
なる。この場合次の，，の如き問題点が生じる。
設計する場合、初期余剰反応度抑制のために必要な可燃
性毒物の本数が増加してくることと高濃縮度化にともな
ってウラン235 の中性子吸収が増すので、可燃性毒物の
一本当たりの反応度価値が次第に減少してくることとか
ら急激に必要な可燃性毒物の本数が増えてくる。特に、
高燃焼度の領域では第５図に示したように多数本必要と
なる。この場合次の，，の如き問題点が生じる。
、可燃性毒物の本数を増やせない。
中央に太径のウォーターロッドのある９×９燃料の場
合、集合体周辺部に配置せず隣接させない方法では可燃
性毒物20本が限界でありそれ以上はできない。このため
場合によっては適切な初期余剰反応度がとれず、やむを
えず運転サイクル末期で可燃性毒物を燃え残すことによ
って、炉停止余裕を満足させる必要がある。この場合、
取出燃焼度が減少し経済性が悪化する。
合、集合体周辺部に配置せず隣接させない方法では可燃
性毒物20本が限界でありそれ以上はできない。このため
場合によっては適切な初期余剰反応度がとれず、やむを
えず運転サイクル末期で可燃性毒物を燃え残すことによ
って、炉停止余裕を満足させる必要がある。この場合、
取出燃焼度が減少し経済性が悪化する。
、濃縮度種類数が増える。
集合体の中央部のほとんどの部分に出力の低い可燃性毒
物があるため、相対的に周辺部の局所出力が大きくな
る。したがって、その周辺の濃縮度を低くし、種類数も
多くする必要があり燃料製造工程が複雑となる。
物があるため、相対的に周辺部の局所出力が大きくな
る。したがって、その周辺の濃縮度を低くし、種類数も
多くする必要があり燃料製造工程が複雑となる。
、最高濃縮度が高くなる。
上記により濃縮度の種類数を多くする結果最高濃縮度
が高くなり、燃料製造時の臨界安全性管理を厳しくする
必要が生ずる。
が高くなり、燃料製造時の臨界安全性管理を厳しくする
必要が生ずる。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は以上述べたように太径ウォーターロッドを使用
する燃料集合体を高い取出し燃焼度で使用する場合の問
題点を解決するためになされたもので、可燃性毒物入り
燃料棒の配置に自由度を持たせ、少数種類の濃縮度を使
用しても低い局所出力ピーキング係数とすることができ
る可燃性毒物入り燃料棒配置を採用することによって最
高濃縮度を下げ、かつ炉心の余剰反応度を抑えて、燃料
経済性を損わず、高燃焼度であっても適切な燃料設計の
可能な原子炉用燃料集合体を提供することを目的とする
ものである。
する燃料集合体を高い取出し燃焼度で使用する場合の問
題点を解決するためになされたもので、可燃性毒物入り
燃料棒の配置に自由度を持たせ、少数種類の濃縮度を使
用しても低い局所出力ピーキング係数とすることができ
る可燃性毒物入り燃料棒配置を採用することによって最
高濃縮度を下げ、かつ炉心の余剰反応度を抑えて、燃料
経済性を損わず、高燃焼度であっても適切な燃料設計の
可能な原子炉用燃料集合体を提供することを目的とする
ものである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、正方格子状の燃
料棒配列を有し、その燃料棒配列の中央位置に丸形ない
し角形のウォーターロッド１個または複数個配置し、こ
れら配列の外周をチャンネルボックスで囲むことによっ
て構成される沸騰水型原子炉用燃料集合体において、可
燃性毒物を使用する燃料棒を当該燃料集合体の４つのチ
ャンネルに隣接した周辺位置およびウォーターロッドに
隣接した位置の一部に配置し、チャンネルに隣接した位
置の可燃性毒物濃度をウォーターロッドに隣接した位置
の可燃性毒物濃度より３割以上高くし、集合体周辺位置
に配置された可燃性毒物を使用しない燃料棒のうち集合
体周辺位置の可燃性毒物棒に隣接してかつ４つの周辺の
コーナー位置に配置されておらずかつ部分長燃料棒と隣
接していない燃料棒の濃縮度を集合体の濃縮度の平均濃
縮度と同じかまたは高い濃縮度とすることを特徴とする
ものである。
料棒配列を有し、その燃料棒配列の中央位置に丸形ない
し角形のウォーターロッド１個または複数個配置し、こ
れら配列の外周をチャンネルボックスで囲むことによっ
て構成される沸騰水型原子炉用燃料集合体において、可
燃性毒物を使用する燃料棒を当該燃料集合体の４つのチ
ャンネルに隣接した周辺位置およびウォーターロッドに
隣接した位置の一部に配置し、チャンネルに隣接した位
置の可燃性毒物濃度をウォーターロッドに隣接した位置
の可燃性毒物濃度より３割以上高くし、集合体周辺位置
に配置された可燃性毒物を使用しない燃料棒のうち集合
体周辺位置の可燃性毒物棒に隣接してかつ４つの周辺の
コーナー位置に配置されておらずかつ部分長燃料棒と隣
接していない燃料棒の濃縮度を集合体の濃縮度の平均濃
縮度と同じかまたは高い濃縮度とすることを特徴とする
ものである。
（作用） 次に、本発明の基本的考え方を説明する。
高燃焼度、高濃縮度における可燃性毒物の一本当りの反
応度低下等についての前述の問題を解決するために、本
発明者等は精度の確認されている燃料設計用の２次元拡
散燃焼計算コードを使用して局所出力ピーキング係数を
抑制し、可燃性毒物の一本当りの反応度を高められる燃
料棒位置を調べて次の事実を見出だした。この点につい
て第３図および第４図を参照しながら説明する。
応度低下等についての前述の問題を解決するために、本
発明者等は精度の確認されている燃料設計用の２次元拡
散燃焼計算コードを使用して局所出力ピーキング係数を
抑制し、可燃性毒物の一本当りの反応度を高められる燃
料棒位置を調べて次の事実を見出だした。この点につい
て第３図および第４図を参照しながら説明する。
(1) 第３図ａに示す燃料集合体において燃料棒位置第１
列（ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，ｘ4 ，ｘ5 ）、第２列（ｘ6 ，
ｘ7 ，ｘ8 ，ｘ9 ）、第３列（ｘ10，ｘ11，ｘ12）に可
燃性毒物を配置した場合、可燃性毒物入り燃料棒１本当
たりの未燃焼時における反応度（負）の絶対値は第１列
＞第３列＞第２列の順に大きく、第３図ｂに示すように
第１列の反応度は第２列に比較して約40％大きいことが
分った。
列（ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，ｘ4 ，ｘ5 ）、第２列（ｘ6 ，
ｘ7 ，ｘ8 ，ｘ9 ）、第３列（ｘ10，ｘ11，ｘ12）に可
燃性毒物を配置した場合、可燃性毒物入り燃料棒１本当
たりの未燃焼時における反応度（負）の絶対値は第１列
＞第３列＞第２列の順に大きく、第３図ｂに示すように
第１列の反応度は第２列に比較して約40％大きいことが
分った。
(2) 第３図ａの４つのコーナー位置ｘ1 の濃縮度を十分
に低くし、かつ可燃性毒物入り燃料棒の濃縮度をその濃
縮度と同じとすることによって、第４図に示すように、
燃料集合体で使用する濃縮度をｅ1 およびｅ2 の２種類
としても全燃焼期間にわたり十分に局所出力ピーキング
係数を抑制することが可能である。この結果、濃縮度種
類数を２乃至３種類としても燃料設計が可能となること
が分った。
に低くし、かつ可燃性毒物入り燃料棒の濃縮度をその濃
縮度と同じとすることによって、第４図に示すように、
燃料集合体で使用する濃縮度をｅ1 およびｅ2 の２種類
としても全燃焼期間にわたり十分に局所出力ピーキング
係数を抑制することが可能である。この結果、濃縮度種
類数を２乃至３種類としても燃料設計が可能となること
が分った。
(8) 可燃性毒物の位置については、第１列と第３列では
可燃性毒物の反応度減少速度が異なり、同一の濃縮度と
した場合第１列の位置のものの可燃性毒物の燃焼速度は
第３列の位置に比較して約30％速い。したがってこの２
つの位置の可燃性毒物の反応度を同時に無くするように
するためには第１列の位置のものの可燃性毒物の濃度を
第３列の位置の30％程度増加させるとよいことが分っ
た。
可燃性毒物の反応度減少速度が異なり、同一の濃縮度と
した場合第１列の位置のものの可燃性毒物の燃焼速度は
第３列の位置に比較して約30％速い。したがってこの２
つの位置の可燃性毒物の反応度を同時に無くするように
するためには第１列の位置のものの可燃性毒物の濃度を
第３列の位置の30％程度増加させるとよいことが分っ
た。
（実施例） 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図および第２図により本発明の一実施例を説明す
る。第１図(a) は本発明の一実施例である燃料集合体の
燃料棒配置図であり、第２図は第１図(a) に示す燃料集
合体の横断面図である。第２図に示すように、本発明の
燃料集合体は燃料棒１を正方格子状に９行９列に配列
し、その中央に燃料棒９本分の領域に入る直径をもつ太
径ウォーターロッド２を配置し、これらを束ねてチャン
ネルボックス３により周囲を囲むことによって構成され
る。制御棒は十字型の制御棒シース４の内部に中性子吸
収棒５を配列して構成され、制御棒挿入時には燃料集合
体に近接して第２図に示すような配置となる。
る。第１図(a) は本発明の一実施例である燃料集合体の
燃料棒配置図であり、第２図は第１図(a) に示す燃料集
合体の横断面図である。第２図に示すように、本発明の
燃料集合体は燃料棒１を正方格子状に９行９列に配列
し、その中央に燃料棒９本分の領域に入る直径をもつ太
径ウォーターロッド２を配置し、これらを束ねてチャン
ネルボックス３により周囲を囲むことによって構成され
る。制御棒は十字型の制御棒シース４の内部に中性子吸
収棒５を配列して構成され、制御棒挿入時には燃料集合
体に近接して第２図に示すような配置となる。
この燃料集合体の燃料棒配列は第１図(a) に示すように
なっている。このうちｅ1 およびｅ2 およびｐで示す燃
料棒は可燃性毒物を含まず、ｅ2 燃料は燃料集合体の４
コーナー位置にのみ配置される。 G1 ， G2 は可燃性毒
物入りの燃料であり、 G1 はe2 に隣接する周辺部位置
に配列され、 G2 はウォーターロッド２に隣接する位置
に配置される。第１図(b) は第１図(a) に示される各燃
料棒の軸方向濃縮度分布である。ｅ1 燃料の有効部の下
部 2／24の位置から22／24の位置までの中央部分のウラ
ン235 濃縮度ｅ11は7.2w/oであり、上端 2／24および下
端 1／24は天然ウラン相当の濃縮度ｅN が使用される。
ｅ2 燃料の有効部の下部 2／24の位置から22／24の位置
までの中央部分のウラン235 濃縮度ｅ21は5.4w/oであ
り、上端 2／24および下端 1／24は天然ウラン相当の濃
縮度ｅN が使用される。ｐ燃料は上端の 9／24の長さが
欠損させてある部分長燃料であり有効部の下端 2／24の
位置から15／24までの位置の中央部分のウラン235 濃縮
度epは5.4w/oであり、下端1/24は天然ウラン相当の濃縮
度ｅN が使用される。
なっている。このうちｅ1 およびｅ2 およびｐで示す燃
料棒は可燃性毒物を含まず、ｅ2 燃料は燃料集合体の４
コーナー位置にのみ配置される。 G1 ， G2 は可燃性毒
物入りの燃料であり、 G1 はe2 に隣接する周辺部位置
に配列され、 G2 はウォーターロッド２に隣接する位置
に配置される。第１図(b) は第１図(a) に示される各燃
料棒の軸方向濃縮度分布である。ｅ1 燃料の有効部の下
部 2／24の位置から22／24の位置までの中央部分のウラ
ン235 濃縮度ｅ11は7.2w/oであり、上端 2／24および下
端 1／24は天然ウラン相当の濃縮度ｅN が使用される。
ｅ2 燃料の有効部の下部 2／24の位置から22／24の位置
までの中央部分のウラン235 濃縮度ｅ21は5.4w/oであ
り、上端 2／24および下端 1／24は天然ウラン相当の濃
縮度ｅN が使用される。ｐ燃料は上端の 9／24の長さが
欠損させてある部分長燃料であり有効部の下端 2／24の
位置から15／24までの位置の中央部分のウラン235 濃縮
度epは5.4w/oであり、下端1/24は天然ウラン相当の濃縮
度ｅN が使用される。
G1 燃料の有効部の下部 2／24の位置から22／24の位置
までの中央部分のウラン235 濃縮度ｅG1は5.4w/oであ
り、さらに可燃性毒物であるガドリニアの濃度ｇ1 が1
0.5w/o となっている。上端 2／24および下端 1／24は
天然ウラン相当の濃縮度ｅN が使用されており、可燃性
毒物は含まれない。 G2 の有効部の下部 2／24の位置か
ら22／24の位置の中央部分のウラン235 濃縮度ｅG2は5.
4 w/o あり、さらに可燃性毒物であるガドリニアの濃度
ｇ2 が8.0w/oとなっている。上端 2／24および下端 1／
24は天然ウラン相当の濃縮度ｅN が使用されており、可
燃性毒物は含まれない。
までの中央部分のウラン235 濃縮度ｅG1は5.4w/oであ
り、さらに可燃性毒物であるガドリニアの濃度ｇ1 が1
0.5w/o となっている。上端 2／24および下端 1／24は
天然ウラン相当の濃縮度ｅN が使用されており、可燃性
毒物は含まれない。 G2 の有効部の下部 2／24の位置か
ら22／24の位置の中央部分のウラン235 濃縮度ｅG2は5.
4 w/o あり、さらに可燃性毒物であるガドリニアの濃度
ｇ2 が8.0w/oとなっている。上端 2／24および下端 1／
24は天然ウラン相当の濃縮度ｅN が使用されており、可
燃性毒物は含まれない。
このような燃料棒濃縮度を使用すると、燃料集合体平均
で約5.7w/oの濃縮度となる。
で約5.7w/oの濃縮度となる。
次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例の燃料は高燃焼度，長期運転サイクルを目標と
して設計された燃料であり、次に示すような特性を示
す。
して設計された燃料であり、次に示すような特性を示
す。
すなわち、本実施例の燃料の局所出力ピーキング係数の
燃料変化（イ）は第７図に示すように従来例（ロ）と同
程度となっている。また第８図に示すように、 G1 ， G
2 の局所出力ピーキング係数はほぼ同様の燃焼変化とな
っており、 G1 ， G2 の可燃性毒物の毒物反応度はほぼ
同時期になくなっている。さらに、第９図に示すよう
に、本実施例の炉心の余剰反応度の燃焼変化（ハ）は運
転期間にわたって従来例（ニ）よりも平坦な特性を示
し、サイクル燃焼度も伸びる。また、燃料の上下端部分
にある天然ウランのブランケットによって垂直方向の中
性子の洩れが従来例より減少する。
燃料変化（イ）は第７図に示すように従来例（ロ）と同
程度となっている。また第８図に示すように、 G1 ， G
2 の局所出力ピーキング係数はほぼ同様の燃焼変化とな
っており、 G1 ， G2 の可燃性毒物の毒物反応度はほぼ
同時期になくなっている。さらに、第９図に示すよう
に、本実施例の炉心の余剰反応度の燃焼変化（ハ）は運
転期間にわたって従来例（ニ）よりも平坦な特性を示
し、サイクル燃焼度も伸びる。また、燃料の上下端部分
にある天然ウランのブランケットによって垂直方向の中
性子の洩れが従来例より減少する。
上述したところから明らかなように、以下に本実施例の
効果を列挙する。
効果を列挙する。
(1) 濃縮度種類を２種類とし簡単化したにもかかわらず
局所出力ピーキング係数は従来の配列方式と同等かもし
くは低くできる。
局所出力ピーキング係数は従来の配列方式と同等かもし
くは低くできる。
(2) 濃縮度種類を２種類とし簡単化したことによって燃
料製造工程が簡略化される。
料製造工程が簡略化される。
(3) 濃縮度種類を２種類とし最高濃縮度の燃料棒本数を
増やしたことによって、最高濃縮度の値を従来方式に比
較して低下でき燃料製造時等の臨界管理がより容易とな
る。
増やしたことによって、最高濃縮度の値を従来方式に比
較して低下でき燃料製造時等の臨界管理がより容易とな
る。
(4) 部分長燃料を採用することによって、集合体の圧損
を低下でき、炉心の制御特性が改善される。
を低下でき、炉心の制御特性が改善される。
(5) 燃料上下端に天然ウランブランケットを採用したこ
とによって、炉心上下方向の中性子の洩れを減少でき、
燃料経済性を向上できる。
とによって、炉心上下方向の中性子の洩れを減少でき、
燃料経済性を向上できる。
第10図(a) および(b) は本発明の第２の実施例を説明す
るもので、第10(a) はその燃料棒配置図、第10(b) 図は
同図(a) に示される燃料棒の軸方向濃縮度分布図であ
る。本実施例は濃縮度種類をｅ1 (5.2w/o)，ｅ2 (6.2w/
o)，ｅ3 (6.6w/o)の３種類とした例であり、第11図に示
すように本実施例の未燃焼時の局所出力ピーキング係数
の燃焼変化（ホ）は第１の実施例のその燃焼変化（ヘ）
より改善されている。また、この実施例では最高濃縮度
を第１の実施例よりさらに低下できており、燃料製造時
の臨界管理が容易になる。
るもので、第10(a) はその燃料棒配置図、第10(b) 図は
同図(a) に示される燃料棒の軸方向濃縮度分布図であ
る。本実施例は濃縮度種類をｅ1 (5.2w/o)，ｅ2 (6.2w/
o)，ｅ3 (6.6w/o)の３種類とした例であり、第11図に示
すように本実施例の未燃焼時の局所出力ピーキング係数
の燃焼変化（ホ）は第１の実施例のその燃焼変化（ヘ）
より改善されている。また、この実施例では最高濃縮度
を第１の実施例よりさらに低下できており、燃料製造時
の臨界管理が容易になる。
第12図(a) および(b) は本発明の第３の実施例を説明す
るもので、第12(a) はその燃料棒配置図、第12(b) 図は
同図(a) に示される燃料棒の軸方向濃縮度分布図であ
る。この実施例では最外周に可燃性毒物入り燃料棒を12
本、ウォーターロッド隣接位置に４本配置しており、ま
た濃縮度種類は第１の実施例と同様に２種類の濃縮度と
でき、局所出力を第１の実施例からさらに低下できる。
るもので、第12(a) はその燃料棒配置図、第12(b) 図は
同図(a) に示される燃料棒の軸方向濃縮度分布図であ
る。この実施例では最外周に可燃性毒物入り燃料棒を12
本、ウォーターロッド隣接位置に４本配置しており、ま
た濃縮度種類は第１の実施例と同様に２種類の濃縮度と
でき、局所出力を第１の実施例からさらに低下できる。
第13図(a) および(b) は本発明の第４の実施例を説明す
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例では可燃性毒物入り燃料棒
を最外周に４本、ウォーターロッド隣接位置に12本それ
ぞれ配置し、３種類の濃縮度で構成されている。この実
施例では最外周の可燃性毒物入り燃料棒を第１の実施例
より減らしている。このため可燃性毒物と制御棒の吸収
の干渉が減少して制御棒価値が第１の実施例より増加す
る。
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例では可燃性毒物入り燃料棒
を最外周に４本、ウォーターロッド隣接位置に12本それ
ぞれ配置し、３種類の濃縮度で構成されている。この実
施例では最外周の可燃性毒物入り燃料棒を第１の実施例
より減らしている。このため可燃性毒物と制御棒の吸収
の干渉が減少して制御棒価値が第１の実施例より増加す
る。
第14図(a) および(b) は本発明の第５の実施例を説明す
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例は第１の実施例より低い燃
焼度の場合の設計例を示している。燃焼度が低い場合可
燃性毒物入り燃料棒本数を減少できるので、可燃性毒物
入り燃料棒を最外周のみに配列する設計が可能である。
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例は第１の実施例より低い燃
焼度の場合の設計例を示している。燃焼度が低い場合可
燃性毒物入り燃料棒本数を減少できるので、可燃性毒物
入り燃料棒を最外周のみに配列する設計が可能である。
第15図(a) および(b) は本発明の第６の実施例を説明す
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例は第１の実施例より低い燃
焼度の場合の設計例を示している。燃焼度が低い場合可
燃性毒物入り燃料棒本数を減少できるのでウォーターロ
ッド周辺位置にのみ配列する設計が可能である。
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例は第１の実施例より低い燃
焼度の場合の設計例を示している。燃焼度が低い場合可
燃性毒物入り燃料棒本数を減少できるのでウォーターロ
ッド周辺位置にのみ配列する設計が可能である。
第16図および第17図に第７の実施例を示す。この実施例
では第16図に示すような８行８列燃料に２行２列相当の
丸形のウォーターロッド８を持つ燃料集合体において適
応した場合について示している。第17図(a) および(b)
はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮度分
布図を示す。
では第16図に示すような８行８列燃料に２行２列相当の
丸形のウォーターロッド８を持つ燃料集合体において適
応した場合について示している。第17図(a) および(b)
はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮度分
布図を示す。
第18図および第19図に第８の実施例を示す。この実施例
では第18図に示すような９行９列において中心のずれた
２行２列相当の丸形のウォーターロッド９を持つ燃料集
合体において適応した場合について示している。第19図
(a) および(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の
軸方向濃縮度分布図を示す。
では第18図に示すような９行９列において中心のずれた
２行２列相当の丸形のウォーターロッド９を持つ燃料集
合体において適応した場合について示している。第19図
(a) および(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の
軸方向濃縮度分布図を示す。
第20図および第21図に第９の実施例を示す。この実施例
では第20図に示すような10行10列燃料において４行４列
相当の丸形ウォーターロッド10を持つ燃料集合体におい
て適応した場合について示している。第21図(a) および
(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮
度分布図を示す。
では第20図に示すような10行10列燃料において４行４列
相当の丸形ウォーターロッド10を持つ燃料集合体におい
て適応した場合について示している。第21図(a) および
(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮
度分布図を示す。
第22図および第23図に第10の実施例を示す。この実施例
では第22図に示すような９行９列燃料において３行３列
相当の角型のウォーターロッド11を持つ燃料集合体にお
いて適応した場合について示している。第23図(a) およ
び(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃
縮度分布図を示す。
では第22図に示すような９行９列燃料において３行３列
相当の角型のウォーターロッド11を持つ燃料集合体にお
いて適応した場合について示している。第23図(a) およ
び(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃
縮度分布図を示す。
第24図および第25図に第11の実施例を示す。この実施例
では第24図に示すような９行９列燃料において３行３列
相当の丸形のウォーターロッド12および１行１列相当の
４本のウォーターロッド13を持つ燃料集合体において適
応した場合について示している。第25図(a) および(b)
はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮度分
布図を示す。
では第24図に示すような９行９列燃料において３行３列
相当の丸形のウォーターロッド12および１行１列相当の
４本のウォーターロッド13を持つ燃料集合体において適
応した場合について示している。第25図(a) および(b)
はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮度分
布図を示す。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の原子炉用燃料集合体によ
ると以下のような優れた効果を奏する。
ると以下のような優れた効果を奏する。
すなわち、可燃性毒物入りの燃料棒の配置を最適化した
ことによって、少数種類の濃縮度を使用しても十分集合
体の局所出力ピーキング係数を抑制できる。また、同時
に適切な余剰反応度を得るために必要な可燃性毒物入り
の燃料棒の本数を減らすことができる。そして、濃縮度
の種類を減らすことにより、最高濃縮度を下げることが
でき燃料製造時の臨界管理が容易になる。可燃性毒物入
りの燃料棒の配置によって可燃性毒物の濃度をその位置
によって適正化したことによって、集合体の燃焼に伴う
反応度変化を適切に制御でき、運転サイクル末期での可
燃性毒物の燃え残りを減らして燃料経済性を増すことが
できる。可燃性毒物入りの燃料棒の濃縮度を低くしたこ
とによって、可燃性毒物が燃焼した後も可燃性毒物入り
の燃料棒の局所出力ピーキング係数を抑制でき、燃料温
度を制限値以下とすることができるので燃料の健全性を
増すことができる。部分長燃料を採用することによっ
て、集合体の圧損を低下でき、炉心の制御特性が改善さ
れる。燃料上下端に天然ウランブランケットを採用した
ことによって、炉心上下方向の中性子の洩れを減少で
き、燃料経済性を向上できる。
ことによって、少数種類の濃縮度を使用しても十分集合
体の局所出力ピーキング係数を抑制できる。また、同時
に適切な余剰反応度を得るために必要な可燃性毒物入り
の燃料棒の本数を減らすことができる。そして、濃縮度
の種類を減らすことにより、最高濃縮度を下げることが
でき燃料製造時の臨界管理が容易になる。可燃性毒物入
りの燃料棒の配置によって可燃性毒物の濃度をその位置
によって適正化したことによって、集合体の燃焼に伴う
反応度変化を適切に制御でき、運転サイクル末期での可
燃性毒物の燃え残りを減らして燃料経済性を増すことが
できる。可燃性毒物入りの燃料棒の濃縮度を低くしたこ
とによって、可燃性毒物が燃焼した後も可燃性毒物入り
の燃料棒の局所出力ピーキング係数を抑制でき、燃料温
度を制限値以下とすることができるので燃料の健全性を
増すことができる。部分長燃料を採用することによっ
て、集合体の圧損を低下でき、炉心の制御特性が改善さ
れる。燃料上下端に天然ウランブランケットを採用した
ことによって、炉心上下方向の中性子の洩れを減少で
き、燃料経済性を向上できる。
第１図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第１の実施例
の燃料棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第
２図は本発明が適用される９行９列，太径ウォーターロ
ッド燃料の断面図、第３図(a) および(b) はそれぞれ燃
料集合体内の燃料棒位置を示す図および燃料棒位置と可
燃性毒物入り燃料の反応度価値の関係を説明する図、第
４図は本発明による燃料棒配置の概念図、第５図は従来
の燃料棒配置の概念図、第６図は従来の燃料の局所出力
ピーキング係数燃焼変化を示す図、第７図は本発明と従
来の燃料の局所出力ピーキング係数燃焼変化を比較した
図、第８図は本発明の可燃性毒物入り燃料の局所出力ピ
ーキング係数燃焼変化を示す図、第９図は本発明の燃料
を装荷した炉心の余剰反応度月数変化を示す図、第10図
(a) および(b) はそれぞれ本発明の第２の実施例の燃料
棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第11図は
第２の実施例と第１の実施例の局所出力ピーキング係数
燃焼変化を比較した図、第12図(a) および(b) はそれぞ
れ本発明の第３の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の
軸方向濃縮度分布図、第13図(a) および(b) はそれぞれ
本発明の第４の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸
方向濃縮度分布図、第14図(a) および(b) はそれぞれ本
発明の第５の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸方
向濃縮度分布図、第15図(a) および(b) はそれぞれ本発
明の第６の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸方向
濃縮度分布図、第16図，第17図(a) および(b) はそれぞ
れ本発明の第７の実施例の燃料棒配置の概念図，燃料棒
配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第18図，第
19図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第８の実施例の
燃料棒配置の概念図，燃料棒配置図および燃料棒の軸方
向濃縮度分布図、第20図，第21図(a) および(b) はそれ
ぞれ本発明の第９の実施例の燃料棒配置の概念図，燃料
棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第22図，
第23図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第10の実施例
の燃料棒配置の概念図，燃料棒配置図および燃料棒の軸
方向濃縮度分布図、第24図，第25図(a) および(b) はそ
れぞれ本発明の第11の実施例の燃料棒配置の概念図，燃
料棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図である。 １……燃料棒 ２……ウォーターロッド ３……チャンネルボックス ４……制御棒シース ５……制御棒ボイズンチューブ ６……燃料ペレット ７……燃料被覆管 ８……８行８列燃料のウォーターロッド ９……９行９列燃料の中心のずれたウォーターロッド 10……10行10列燃料のウォーターロッド 11……９行９列燃料の角形ウォーターロッド 12……９行９列燃料の太径ウォーターロッド 13……９行９列燃料のウォーターロッド
の燃料棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第
２図は本発明が適用される９行９列，太径ウォーターロ
ッド燃料の断面図、第３図(a) および(b) はそれぞれ燃
料集合体内の燃料棒位置を示す図および燃料棒位置と可
燃性毒物入り燃料の反応度価値の関係を説明する図、第
４図は本発明による燃料棒配置の概念図、第５図は従来
の燃料棒配置の概念図、第６図は従来の燃料の局所出力
ピーキング係数燃焼変化を示す図、第７図は本発明と従
来の燃料の局所出力ピーキング係数燃焼変化を比較した
図、第８図は本発明の可燃性毒物入り燃料の局所出力ピ
ーキング係数燃焼変化を示す図、第９図は本発明の燃料
を装荷した炉心の余剰反応度月数変化を示す図、第10図
(a) および(b) はそれぞれ本発明の第２の実施例の燃料
棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第11図は
第２の実施例と第１の実施例の局所出力ピーキング係数
燃焼変化を比較した図、第12図(a) および(b) はそれぞ
れ本発明の第３の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の
軸方向濃縮度分布図、第13図(a) および(b) はそれぞれ
本発明の第４の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸
方向濃縮度分布図、第14図(a) および(b) はそれぞれ本
発明の第５の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸方
向濃縮度分布図、第15図(a) および(b) はそれぞれ本発
明の第６の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸方向
濃縮度分布図、第16図，第17図(a) および(b) はそれぞ
れ本発明の第７の実施例の燃料棒配置の概念図，燃料棒
配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第18図，第
19図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第８の実施例の
燃料棒配置の概念図，燃料棒配置図および燃料棒の軸方
向濃縮度分布図、第20図，第21図(a) および(b) はそれ
ぞれ本発明の第９の実施例の燃料棒配置の概念図，燃料
棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第22図，
第23図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第10の実施例
の燃料棒配置の概念図，燃料棒配置図および燃料棒の軸
方向濃縮度分布図、第24図，第25図(a) および(b) はそ
れぞれ本発明の第11の実施例の燃料棒配置の概念図，燃
料棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図である。 １……燃料棒 ２……ウォーターロッド ３……チャンネルボックス ４……制御棒シース ５……制御棒ボイズンチューブ ６……燃料ペレット ７……燃料被覆管 ８……８行８列燃料のウォーターロッド ９……９行９列燃料の中心のずれたウォーターロッド 10……10行10列燃料のウォーターロッド 11……９行９列燃料の角形ウォーターロッド 12……９行９列燃料の太径ウォーターロッド 13……９行９列燃料のウォーターロッド
Claims (5)
- 【請求項１】正方格子状の燃料棒配列を有し、その燃料
棒配列の中央位置に丸形ないし角形のウォーターロッド
１個または複数個配置し、これら配列の外周をチャンネ
ルボックスで囲むことによって構成される沸騰水型原子
炉用燃料集合体において、可燃性毒物を使用する燃料棒
を当該燃料集合体の４つのチャンネルに隣接した周辺位
置およびウォーターロッドに隣接した位置の一部に配置
し、チャンネルに隣接した位置の可燃性毒物濃度をウォ
ーターロッドに隣接した位置の可燃性毒物濃度より３割
以上高くし、集合体周辺位置に配置された可燃性毒物を
使用しない燃料棒のうち集合体周辺位置の可燃性毒物棒
に隣接してかつ４つの周辺のコーナー位置に配置されて
おらずかつ部分長燃料棒と隣接していない燃料棒の濃縮
度を集合体の濃縮度の平均濃縮度と同じかまたは高い濃
縮度とすることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合
体。 - 【請求項２】可燃性毒物を使用する燃料棒は低いウラン
235 濃縮度を使用することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 - 【請求項３】燃料棒の有効部の上部 1／3 ないし 1／2
が欠けた４本または８本の部分長燃料棒を燃料の周辺位
置以外の位置に使用することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 - 【請求項４】燃料棒の有効部の上部 1／3 ないし 1／2
が欠けた４本または８本の部分長燃料棒には可燃性毒物
を使用しないことを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 - 【請求項５】燃料棒の上部 1／24ないし 3／24および下
部 1／24ないし 2／24の部分に天然ウランないしそれよ
り低いウラン235 濃縮度の燃料を使用することを特徴と
する特許請求の範囲第１項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 |
|---|---|---|---|
| JP61278764A JPH0636049B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278764A JPH0636049B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133086A JPS63133086A (ja) | 1988-06-04 |
| JPH0636049B2 true JPH0636049B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=17601859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61278764A Expired - Lifetime JPH0636049B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636049B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11728046B2 (en) * | 2018-03-30 | 2023-08-15 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Fuel assembly |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2804205B2 (ja) * | 1992-09-18 | 1998-09-24 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体及び炉心 |
| JP4772743B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2011-09-14 | 株式会社東芝 | 原子燃料サイクル施設の臨界管理法 |
| JP4812793B2 (ja) | 2007-12-13 | 2011-11-09 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 燃料集合体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58216989A (ja) * | 1982-06-11 | 1983-12-16 | 株式会社東芝 | 燃料集合体 |
-
1986
- 1986-11-25 JP JP61278764A patent/JPH0636049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11728046B2 (en) * | 2018-03-30 | 2023-08-15 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Fuel assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63133086A (ja) | 1988-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |