JPH0640139B2 - 加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃料集合体 - Google Patents
加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃料集合体Info
- Publication number
- JPH0640139B2 JPH0640139B2 JP62084687A JP8468787A JPH0640139B2 JP H0640139 B2 JPH0640139 B2 JP H0640139B2 JP 62084687 A JP62084687 A JP 62084687A JP 8468787 A JP8468787 A JP 8468787A JP H0640139 B2 JPH0640139 B2 JP H0640139B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gadolinia
- fuel
- core
- length
- axial
- 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
Links
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 78
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 66
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 18
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は加圧水型原子炉（以下ＰＷＲと称す）の部分長
ガドリニア入り燃料集合体に関するものである。
ガドリニア入り燃料集合体に関するものである。
［従来の技術］ 原子炉の反応度制御は、制御棒クラスタ操作及び１次冷
却材中のほう素濃度調整の独立した２つの方法にて実施
している。これらの制御方式に加えて、炉心寿命初期に
おける余剰反応度制御及び高温出力運転状態で減速材温
度係数を負にするため、熱中性子の吸収断面積の大きい
物質（ほう素）を含むバーナブルポイズン棒を使用して
いる。
却材中のほう素濃度調整の独立した２つの方法にて実施
している。これらの制御方式に加えて、炉心寿命初期に
おける余剰反応度制御及び高温出力運転状態で減速材温
度係数を負にするため、熱中性子の吸収断面積の大きい
物質（ほう素）を含むバーナブルポイズン棒を使用して
いる。
また、上記と同様の目的でバーナブルポイズン棒の廃棄
物処理、燃料経済性等の観点よりＵＯ２燃料ペレットに
熱中性子吸収断面積の大きいＧｄ２Ｏ３を混在したＵＯ
２燃料ペレットを充填した燃料棒（以下ガドリニア入り
燃料棒と称す）による燃料集合体（以下ガドリニア入り
燃料集合体と称す）の使用も行われようとしている。但
し、このガドリニア入り燃料集合体は、取替炉心（２サ
イクル目以降の炉心）での使用目的とし、ガドリニアが
燃料有効長にわたって軸方向に均一分布した燃料棒（以
下、全長ガドリニア入り燃料棒と称す）を含む燃料集合
体（以下、全長ガドリニア入り燃料集合体と称す）であ
る。
物処理、燃料経済性等の観点よりＵＯ２燃料ペレットに
熱中性子吸収断面積の大きいＧｄ２Ｏ３を混在したＵＯ
２燃料ペレットを充填した燃料棒（以下ガドリニア入り
燃料棒と称す）による燃料集合体（以下ガドリニア入り
燃料集合体と称す）の使用も行われようとしている。但
し、このガドリニア入り燃料集合体は、取替炉心（２サ
イクル目以降の炉心）での使用目的とし、ガドリニアが
燃料有効長にわたって軸方向に均一分布した燃料棒（以
下、全長ガドリニア入り燃料棒と称す）を含む燃料集合
体（以下、全長ガドリニア入り燃料集合体と称す）であ
る。
［発明が解決しようとする問題点］ 全長ガドリニア入り燃料集合体は、取替炉心に使用する
場合については、装荷体数が少ないことなどにより、燃
焼に伴う軸方向出力分布の変化が比較的少ない。即ち、
第４図に取替炉心に全長ガドリニア入り燃料集合体を使
用した場合の軸方向燃料計算の典型例のグラフを示す
が、アキシャルオフセット［（炉心上半分の出力−炉心
下半分の出力）／（炉心上半分の出力＋炉心下半分の出
力）を意味し、軸方向出力分布の歪み度の目安である］
の振れ巾も小さく、Ｆｚ（軸方向ピーキングファクター
で、軸方向における相対平均出力の最大値）も大きくな
っておらず、核的に問題はない。
場合については、装荷体数が少ないことなどにより、燃
焼に伴う軸方向出力分布の変化が比較的少ない。即ち、
第４図に取替炉心に全長ガドリニア入り燃料集合体を使
用した場合の軸方向燃料計算の典型例のグラフを示す
が、アキシャルオフセット［（炉心上半分の出力−炉心
下半分の出力）／（炉心上半分の出力＋炉心下半分の出
力）を意味し、軸方向出力分布の歪み度の目安である］
の振れ巾も小さく、Ｆｚ（軸方向ピーキングファクター
で、軸方向における相対平均出力の最大値）も大きくな
っておらず、核的に問題はない。
しかしながら、初装荷炉心の場合には、減速材温度係数
を負に保つ観点より全長ガドリニア入り燃料集合体数の
使用量が多いこと及び炉心上・下端の冷却材温度差に伴
い、炉心上端でより大きな負の反応度帰還がかかり、ア
キシャルオフセットが寿命初期において、かなり負側
（約−１０％）より燃焼が進むことにより、下部側のガ
ドリニア（Ｇｄ）が上部側より早く燃え、軸方向出力分
布が大きく変化する。第５図にアキシャルオフセット
（Ａ．Ｏ．）及びＦｚの燃焼に伴う変化例を示す。
を負に保つ観点より全長ガドリニア入り燃料集合体数の
使用量が多いこと及び炉心上・下端の冷却材温度差に伴
い、炉心上端でより大きな負の反応度帰還がかかり、ア
キシャルオフセットが寿命初期において、かなり負側
（約−１０％）より燃焼が進むことにより、下部側のガ
ドリニア（Ｇｄ）が上部側より早く燃え、軸方向出力分
布が大きく変化する。第５図にアキシャルオフセット
（Ａ．Ｏ．）及びＦｚの燃焼に伴う変化例を示す。
アキシャルオフセットの振れ巾も大きく、Ｆｚも大きく
なり、炉心最高線出力密度の制御条件を逸脱する可能性
が生じている。
なり、炉心最高線出力密度の制御条件を逸脱する可能性
が生じている。
また、ＰＷＲの軸方向出力分布制御法としては、通常毎
月アキシャルオフセットの目標値を定め、アキシャルオ
フセットが目標値±５％範囲内となるよう出力分布制御
を実施しているが、アキシャルオフセットが急激に大き
く振れた場合には、目標値を頻繁に変更する必要が生
じ、炉心管理上好ましくない。
月アキシャルオフセットの目標値を定め、アキシャルオ
フセットが目標値±５％範囲内となるよう出力分布制御
を実施しているが、アキシャルオフセットが急激に大き
く振れた場合には、目標値を頻繁に変更する必要が生
じ、炉心管理上好ましくない。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、初装荷
炉心の時から使用するのに適当な部分長ガドリニア入り
燃料集合体を提供しようとするものである。
炉心の時から使用するのに適当な部分長ガドリニア入り
燃料集合体を提供しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の部分長ガドリニア入り燃料集合体は第１図に示
すように上・下部の１ｂ，１ｃにガドリニアなし燃料ペ
レット（濃縮ウランによるＵＯ２燃料ペレット）、中央
部１ａにはガドリニア入り燃料ペレットを充填した燃料
棒（以下部分長ガドリニア入り燃料棒と称す）より構成
されている。
すように上・下部の１ｂ，１ｃにガドリニアなし燃料ペ
レット（濃縮ウランによるＵＯ２燃料ペレット）、中央
部１ａにはガドリニア入り燃料ペレットを充填した燃料
棒（以下部分長ガドリニア入り燃料棒と称す）より構成
されている。
Ｘは燃料棒上部１ｂのガドリニアなし燃料ペレットを充
填した長さ、Ｙは燃料棒下部１ｃのガドリニアなし燃料
ペレットを充填した長さ、は燃料棒の燃料を充填した
長さである燃料有効長で、燃料棒中央部１ａにはガドリ
ニア入り燃料ペレットが充填されている。ガドリニアな
し燃料ペレット部分はガドリニア入り燃料ペレット部分
に比べて反応度が高いのでＸの長さがＹの長さより長く
なれば、アキシャルオフセットは負側より正側へ移行す
る。
填した長さ、Ｙは燃料棒下部１ｃのガドリニアなし燃料
ペレットを充填した長さ、は燃料棒の燃料を充填した
長さである燃料有効長で、燃料棒中央部１ａにはガドリ
ニア入り燃料ペレットが充填されている。ガドリニアな
し燃料ペレット部分はガドリニア入り燃料ペレット部分
に比べて反応度が高いのでＸの長さがＹの長さより長く
なれば、アキシャルオフセットは負側より正側へ移行す
る。
前記Ｘ，Ｙの割合は、炉心寿命初期の高温全出力及び平
衡キセノンの炉心状態でアキシャルオフセット（Ａ．
Ｏ．）が０％近傍、即ち、＋３％＞Ａ．Ｏ．＞−３％で
あるように設定する。
衡キセノンの炉心状態でアキシャルオフセット（Ａ．
Ｏ．）が０％近傍、即ち、＋３％＞Ａ．Ｏ．＞−３％で
あるように設定する。
従って、本発明の部分長ガドリニア入り燃料集合体の構
成は燃料の軸方向上・下部に、それぞれ所定長さにＵＯ
２燃料ペレットを充填し、中央部にＧｄ２Ｏ３を混在さ
せたＵＯ２燃料ペレットであるガドリニア入り燃料ペレ
ットを充填したものである。
成は燃料の軸方向上・下部に、それぞれ所定長さにＵＯ
２燃料ペレットを充填し、中央部にＧｄ２Ｏ３を混在さ
せたＵＯ２燃料ペレットであるガドリニア入り燃料ペレ
ットを充填したものである。
ＸとＹは炉心有効長の３％から１３％に維持することが
アキシャルオフセットを零近辺に保持して、軸方向ピー
キングファクターＦｚも低下させるためには効果的であ
る。
アキシャルオフセットを零近辺に保持して、軸方向ピー
キングファクターＦｚも低下させるためには効果的であ
る。
［作用］ 燃料棒の軸方向上・下部にガドリニアを含まないＵＯ２
燃料ペレットを充填するので、この上・下部の長さを炉
心寿命初期のアキシャルオフセットが０％近傍となるよ
うに設定すると、炉心上半分の出力と、炉心下半分の出
力がほぼ均等となるので、炉心の上・下半分のガドリニ
アはほぼ均等に燃え、燃焼に伴う上・下半分のガドリニ
ア残存度の差は比較的少なくなる。このことにより、燃
焼に伴う軸方向出力分布の変化は少なくなる。即ち、ア
キシャルオフセットの振れ巾は小さくなり、Ｆｚも小さ
くなり、炉心最高線出力密度も小さくなる。
燃料ペレットを充填するので、この上・下部の長さを炉
心寿命初期のアキシャルオフセットが０％近傍となるよ
うに設定すると、炉心上半分の出力と、炉心下半分の出
力がほぼ均等となるので、炉心の上・下半分のガドリニ
アはほぼ均等に燃え、燃焼に伴う上・下半分のガドリニ
ア残存度の差は比較的少なくなる。このことにより、燃
焼に伴う軸方向出力分布の変化は少なくなる。即ち、ア
キシャルオフセットの振れ巾は小さくなり、Ｆｚも小さ
くなり、炉心最高線出力密度も小さくなる。
［実施例］ 以下、添付図に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
サイクル長さ１６ケ月の初装荷炉心について、一次元拡
散計算コードを使用して、第１図に示す燃料上部のガド
リニアなしの燃料長Ｘ、燃料棒下部のガドリニアなしの
燃料長Ｙをパラメータにして検討した結果、前記初装荷
炉心に適した部分長ガドリニア入り燃料棒の寸法を第２
図に示す。この場合、Ｘ＝２７．０cm、Ｙ＝１６．２c
m、（＝３６４．８cm）となる。この場合のアキシャ
フルオフセット及びＦｚの燃焼度に伴う変化を第３図に
示す。図において破線は全長ガドリニア入り燃料棒の場
合、実線はこの実施例の部分長ガドリニア入り燃料棒の
場合で、ガドリニア入り燃料ペレットに含まれるガドリ
ニア（Ｇｄ２Ｏ３）のｗｔ％は６％で、従来の全長ガド
リニア入り燃料棒の場合のＧｄ２Ｏ３ｗｔ％も同様に６
％である。第３図に示すように、部分長ガドリニア入り
燃料棒を使用した場合、従来の全長ガドリニア入り燃料
棒を使用した場合に比べ、Ｆｚ，Ａ．Ｏ．共に振れが少
なくなっている。
散計算コードを使用して、第１図に示す燃料上部のガド
リニアなしの燃料長Ｘ、燃料棒下部のガドリニアなしの
燃料長Ｙをパラメータにして検討した結果、前記初装荷
炉心に適した部分長ガドリニア入り燃料棒の寸法を第２
図に示す。この場合、Ｘ＝２７．０cm、Ｙ＝１６．２c
m、（＝３６４．８cm）となる。この場合のアキシャ
フルオフセット及びＦｚの燃焼度に伴う変化を第３図に
示す。図において破線は全長ガドリニア入り燃料棒の場
合、実線はこの実施例の部分長ガドリニア入り燃料棒の
場合で、ガドリニア入り燃料ペレットに含まれるガドリ
ニア（Ｇｄ２Ｏ３）のｗｔ％は６％で、従来の全長ガド
リニア入り燃料棒の場合のＧｄ２Ｏ３ｗｔ％も同様に６
％である。第３図に示すように、部分長ガドリニア入り
燃料棒を使用した場合、従来の全長ガドリニア入り燃料
棒を使用した場合に比べ、Ｆｚ，Ａ．Ｏ．共に振れが少
なくなっている。
［発明の効果］ 以上詳細に説明した本発明によれば、燃焼に伴う軸方向
出力分布の変化を抑制でき、炉心最高線出力密度制限の
逸脱の問題を解決することが可能である。また、アキシ
ャルオフセット（Ａ．Ｏ．）の振れ巾も小さくなり、炉
心管理が容易となる。
出力分布の変化を抑制でき、炉心最高線出力密度制限の
逸脱の問題を解決することが可能である。また、アキシ
ャルオフセット（Ａ．Ｏ．）の振れ巾も小さくなり、炉
心管理が容易となる。
第１図は本発明の部分長ガドリニア入り燃料棒の説明
図、第２図は本発明の一実施例を示す部分長ガトリニア
入り燃料棒の寸法図、第３図は同実施例と従来の全長ガ
ドリニア入り燃料棒を初装荷炉心に使用した場合の
Ｆｚ，Ａ．Ｏ．対燃焼度のグラフ、第４図は従来の全長
ガドリニア入り燃料棒を取替炉心に用いた場合の典型例
を示すＦｚ，Ａ．Ｏ．対サイクル燃焼度のグラフ、第５
図は従来の全長ガドリニア入り燃料棒を初装荷炉心に使
用した場合のＦｚ，Ａ．Ｏ．対燃焼度のグラフである。 １ａ…燃料棒中央部、１ｂ…燃料棒上部、 １ｃ…燃料棒下部。
図、第２図は本発明の一実施例を示す部分長ガトリニア
入り燃料棒の寸法図、第３図は同実施例と従来の全長ガ
ドリニア入り燃料棒を初装荷炉心に使用した場合の
Ｆｚ，Ａ．Ｏ．対燃焼度のグラフ、第４図は従来の全長
ガドリニア入り燃料棒を取替炉心に用いた場合の典型例
を示すＦｚ，Ａ．Ｏ．対サイクル燃焼度のグラフ、第５
図は従来の全長ガドリニア入り燃料棒を初装荷炉心に使
用した場合のＦｚ，Ａ．Ｏ．対燃焼度のグラフである。 １ａ…燃料棒中央部、１ｂ…燃料棒上部、 １ｃ…燃料棒下部。
Claims (1)
- 【請求項１】燃料棒の軸方向上部の長さＸおよび下部の
長さＹにわたりＵＯ２燃料ペレットを充填し、中央部に
はＧｄ２Ｏ３を混在させたＵＯ２燃料ペレットであるガ
ドリニア入り燃料ペレットを充填した燃料棒において、
ＸおよびＹは炉心有効長の３％から１３％の範囲にあ
り、かつＸはＹより長く、また、ＸとＹの差は、（炉心
上半分の出力−炉心下半分の出力）／（炉心上半分の出
力＋炉心下半分の出力）で定義されるアキシャルオフセ
ットを零近辺に保持するように調節することを特徴とす
る加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃
料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62084687A JPH0640139B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62084687A JPH0640139B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63250588A JPS63250588A (ja) | 1988-10-18 |
| JPH0640139B2 true JPH0640139B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=13837589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62084687A Expired - Lifetime JPH0640139B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640139B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60117182A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-24 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
| JPS60205281A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-16 | 原子燃料工業株式会社 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
-
1987
- 1987-04-08 JP JP62084687A patent/JPH0640139B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63250588A (ja) | 1988-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4636352A (en) | Nuclear fuel rod with burnable plate and pellet-clad interaction fix | |
| US6005905A (en) | Initial core | |
| JPH0378600B2 (ja) | ||
| JP3874466B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH0640139B2 (ja) | 加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃料集合体 | |
| JP3124046B2 (ja) | 軽水炉の燃料集合体群 | |
| JPH01277798A (ja) | 原子炉燃料集合体 | |
| JPS59147295A (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3318193B2 (ja) | 燃料装荷方法 | |
| JPS6151275B2 (ja) | ||
| JPH0636047B2 (ja) | 原子炉用燃料集合体 | |
| JPS6017073B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3943624B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3884192B2 (ja) | Ｍｏｘ燃料集合体及び原子炉の炉心並びに原子炉の運転方法 | |
| JP3441149B2 (ja) | 原子炉の炉心 | |
| Marchetti et al. | Minor actinide balance reduction in ESFR-SMART | |
| JPS61147183A (ja) | 燃料集合体 | |
| JP2000009870A (ja) | 原子炉の燃料集合体及び炉心 | |
| JP2625404B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| RU42128U1 (ru) | Топливная таблетка тепловыделяющего элемента ядерного реактора с выгорающим поглотителем | |
| JP2852101B2 (ja) | 原子炉の炉心及び燃料の装荷方法 | |
| JPH0792513B2 (ja) | 沸騰水型原子炉 | |
| JP3124020B2 (ja) | 沸騰水型原子炉の運転方法 | |
| JPH0827370B2 (ja) | 沸騰水型原子炉 | |
| JPS6280585A (ja) | 原子炉の初装荷炉心 |