JPH0668550B2 - 燃料集合体 - Google Patents

燃料集合体

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JPH0668550B2
JPH0668550B2 JP60183074A JP18307485A JPH0668550B2 JP H0668550 B2 JPH0668550 B2 JP H0668550B2 JP 60183074 A JP60183074 A JP 60183074A JP 18307485 A JP18307485 A JP 18307485A JP H0668550 B2 JPH0668550 B2 JP H0668550B2
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water gap
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吉崇 中島
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉に使用される燃料集合体に係
り、特にD格子燃料集合体を使用する従来の炉心内に装
荷してC格子燃料集合体と同様の機能が得られる燃料集
合体に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に沸騰水型原子炉においては、炉心内に核燃料とし
て多数の燃料集合体が装荷されている。
第5図は、現在使用されているD格子燃料集合体の横断
面図であり、図中符号1は複数の燃料棒2を格子状に配
列収容する断面四角形状のチャンネルボックスを示して
いる。また各燃料棒2に付された数字は、ウラン235
の濃縮度を示しており、同一数字の燃料棒2は同一濃縮
度を表わしている。又燃料棒2に付した符号Gは、燃焼
に伴う燃料集合体の反応度変化の特性を向上させるため
に配設される可燃性毒物を含んだ燃料棒を示し、また符
号Wは水棒(ウォータロッド)を示している。
このような構成を有する燃料集合体は、炉心内に複数装
荷され使用されるが、第5図に示すように制御棒3およ
び近接する燃料集合体(図示せず)に対し一定の間隔を
保ち配置される。そしてこのようなD格子燃料棒集合体
では、チャンネルボックス1と制御棒3との間に形成さ
れるワイドウォータギャップGの幅4と、隣接する燃
料集合体間に形成されるナローウォータギャップG
幅5との比G/Gが約2となっている。
第6図はこのような燃料集合体の下端に設けられる下部
タイプレート6を示すもので、この下部タイプレート6
は、その軸心がチャンネルボックス1の軸心になるよう
に設定され、その下端には、燃料支持金具に挿入される
燃料支持金具挿入部7が形成されている。
第7図は前記下部タイプレート6の横断面図であり、図
中100c−100d,101c−101dは下部タイ
プレート6の中心線、102cは下部タイプレート6の
軸心である。この下部タイプレート6内には、8×8正
方格子状をなす燃料棒下部端栓挿入穴8aを有する挿入
穴部材8が配置されており、この挿入穴部材8の軸心
は、前記軸心102cと同一に設定されている。
ところで近年、運転サイクルの長期化を達成するととも
に燃料経済性を向上させるため、高燃焼度可能な燃料集
合体が必要になってきている。このため、燃料集合体内
に配設される燃料棒のウラン235の平均濃縮度が高ま
る方向にある。この際、燃料集合体内の局所出力ピーキ
ング(以下LPFと称す)を設計基準限度内に抑えるた
めに、燃料棒のウラン235濃度の種類(以下スプリッ
トと称す)の数を増加したり、あるいは可燃性毒物を含
有する燃料棒の位置を工夫して設計基準を満たす燃料集
合体が設計されている。
しかしながら前記するD格子燃料集合体では、ワイドウ
ォータギャップGの幅4がナローウォータギャップG
の幅5の約2倍となっているため、スプリットの数を
多くしなければならないという問題があり、また可燃性
毒物を含有する燃料棒の配置位置の選定が困難であると
いう問題がある。
そこで一部では、第8図に示すようにワイドウォータギ
ャップGの幅4aとナローウォータギャップGの幅
5aとの比が1、すなわち両ウォータギャップG,G
の幅4a,5aが同一となるC格子燃料集合体の使用
が試みられている。
このC格子燃料集合体は構造上対称性が高く、燃料棒2
の種類がD格子燃料集合体に比較して2〜3種類少なく
でき、また、可燃性毒物を含有する燃料棒2の配置位置
の選定が容易であり、良好な核特性を得易いという利点
がある。
したがって、燃料集合体の交換時には、D格子燃料集合
体を使用している沸騰水型原子炉においても、C格子燃
料集合体のようなウォータギャップの幅が同一となる燃
料集合体を装荷することが望まれるが、従来の沸騰水型
原子炉では、炉心下部に配置される燃料支持金具を移動
させることができないので、新燃料集合体としてC格子
燃料集合体を装荷することができないという問題があ
る。
〔発明の目的〕
本発明はこのような点を考慮してなされたもので、D格
子燃料集合体を使用する従来の炉心内に装荷することが
でき、しかもC格子燃料集合体と同様の機能を有し、燃
焼度利得につながる炉心の反応度を増大させ、核特性の
向上を図ることができるとともに、スプリット数を減ら
して成形加工費の低減を図ることができる燃料集合体を
提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、断面四角形状をなすチャンネルボックス内
に、複数の燃料棒を格子状に配列し、このチャンネルボ
ックスの上部および下部に、上部タイプレートおよび下
部タイプレートをそれぞれ形成するとともに、下部タイ
プレートに、格子状に配列された燃料棒支持穴を有する
燃料棒支持穴部材を設けた燃料集合体であって、下部タ
イプレートに設けられた燃料棒支持穴部材の中心を、下
部タイプレートの軸心に対しワイドウォータギャップ側
に偏位させ、もってD格子燃料集合体を使用する従来の
炉心内に装荷することができ、しかもC格子燃料集合体
と同様の機能が得られるようにしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を第1図ないし第3図を参照して
説明する。
第1図は、本発明に係る燃料集合体の下部タイプレート
の一例を示す横断面図であり、図中100a−100
b,101a−101bは、下部タイプレート6の縦方
向、横方向各々の中心線、102は下部タイプレート6
の軸心である。この下部タイプレート6内には、第1図
に示すように8×8格子状をなす燃料棒下部端栓挿入穴
11aを有する挿入穴部材11が配置されており、この
挿入穴部材11は、チャンネルボックス1と制御棒3と
の間に形成されるワイドウォータギャップGとこれに
面する燃料棒下部端栓挿入穴11aとの距離12と、隣
接する燃料集合体間に形成されるナローギャップG
これに面する燃料棒下部端栓挿入穴11aとの距離13
とが等しくなるように、ワイドウォータギャップG
向に偏在して配置される。例えば、距離12をC格子燃
料集合体と同じにするには、挿入穴部材11を第1図の
左斜め上方45度方向に2.39mm偏位させることにな
る。
前記チャンネルボックス1は、第2図に示すようにその
下端部が下部タイプレート6の側面まで伸びていて下部
タイプレート6を囲むようになっている。このチャンネ
ルボックス1は、前記挿入穴部材11のワイドウォータ
ギャップG側への偏位に伴い、この分だけワイドウォ
ータギャップG側に偏位しており、したがってワイド
ウォータギャップ側のチャンネルボックス1下部側面と
下部タイプレート6との間には、第2図に示すように微
少の隙間Gが生じるようになっており、その下端は、下
部タイプレート6の側底部に設けた厚肉状のチャンネル
ボックス受け台14上に載置固定されている。
一方、前記チャンネルボックス1のナローウォータギャ
ップG側の下端部分には、第2図に示すように下部タ
イプレート6の位置が従来のものと変わらないため外方
への屈曲部15が設けられ、この屈曲部15が下部タイ
プレート6の側面と接するようになっている。
また前記チャンネルボックス1の上端側面には、第3図
に示すようにワイドウォータギャップG側にパッド1
6が、またナローウォータギャップG側にパッド17
がそれぞれ配設されている。そして前記パッド16の厚
みは、従来のD格子燃料集合体よりもウォータギャップ
調整幅だけ、すなわち挿入穴部材11のワイドウォータ
ギャップG側への偏位量だけ薄く形成され、またパッ
ド17は、一側面に2箇所以上配置されるとともに、そ
の厚みは、ウォータギャップ調整幅と同一に設定されて
いる。
なお第3図において、符号18は上部タイプレート把手
である。
次に本実施例の作用について説明する。
以上のように構成された燃料集合体においては、下部タ
イプレート6の挿入穴部材11の配置位置を調整するこ
とにより、、ワイドウォータギャップGの幅とナロー
ウォータギャップGの幅との比を自在に変えることが
できる。このため、これらの比を例えば1:1に設定
し、第8図に示すような燃料棒2の配置を行なうことに
より、D格子燃料集合体を用いるように設計された原子
炉にC格子燃料集合体と同じ機能、核特性を有する燃料
集合体を使用することが可能となる。
この結果、従来問題となっていた燃焼初期におけるLP
Fを大幅に低減でき、またスプリット数を小さくするこ
とができ、さらに取り出し燃焼度の大きい燃料集合体を
得ることが可能となる。
なお、LPFとは、Local Peaking Fa
ctor(局所ピーキング係数)の略称であり、燃料集
合体内の各燃料棒の出力を相対的に比較し、どの燃料棒
が最も出力が出ているかを示す指標である。具体的には
燃料集合体内の燃料棒毎の出力の平均を1.0に規格化
し、最も出力の高い燃料棒の相対値を示すものである。
また、スプリットとは、燃料棒のU−235の濃縮度の
種類を分けることをいう。すなわち中性子減速材の多い
周辺に位置する燃料棒は、同一濃縮度であると出力が出
過ぎるので濃縮度が下げられ、逆に中性子減速材の少な
い中央部は同一濃縮度であると出力が低くなるので、濃
縮度が高くされ、燃料集合体内の燃料棒毎の出力の平均
化が図られているのである。このように燃料集合体内の
燃料棒のU−235の濃縮度は同一ではなく、燃料棒近
傍の中性子減速材(水)の量によってU−235の濃縮
度の種類が数種類に分けられている。各燃料棒にはU−
235の濃縮度に応じて番号(スプリット数)が付けら
れ、最もU−235の濃縮度の高い燃料棒のスプリット
数を1とし、濃縮度が低くなるに従いスプリット数は小
さくなる。最もU−235の濃縮度の低い場合、燃料棒
のスプリット数は5である。
第4図は横軸にワイドウォータギャップ4とナローウォ
ータギャップ5との比を、縦軸に燃焼初期におけるLP
Fをとり、ワイドウォータギャップGとナローウォー
タギャップGとの比をC格子燃料集合体相当の1から
D格子燃料集合体相当の2まで変えたときのLPFの変
化をスプリット数をパラメータとして示している。そし
て、図において実線で示される直線a,b,c,dはそ
れぞれスプリット数が1,3,5および7の場合を示し
ている。
図から明らかなように、本発明の燃料集合体を燃料取替
時に新燃料集合体として用いれば、破線eに示すよう
に、スプリット数を2程度減らすことが可能であり、燃
料集合体製作コストを低減でき、さらに反応度利得が得
られるので、取り出し燃焼度の増大と燃焼終了時におけ
るウラン235の残存量の低減を図ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、下部タイプレートに設け
られた燃料棒支持穴部材の中心を、下部タイプレートの
軸心に対しワイドウォータギャップ側に偏位させるよう
にしているので、D格子燃料集合体を用いる従来の炉心
内に装荷でき、しかもC格子燃料集合体と同様の機能、
核特性が得られる。このため、従来問題となっていたD
格子燃料集合体の燃焼初期におけるLPFを大幅に低減
できるとともに、スプリット数を少なくでき、さらに取
り出し燃焼度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す下部タイプレートの横
断面図、第2図はこの下部タイプレートとチャンネルボ
ックスとの連結状態を示す縦断面図、第3図はチャンネ
ルボックス上端の構造を示す平面図、第4図はワイドウ
ォータギャップおよびナローウォータギャップの比と燃
焼初期におけるLPFとの関係を示すグラフ、第5図は
8行8列の従来のD格子燃料集合体を示す横断面図、第
6図はその下部タイプレートを示す縦断面図、第7図は
第6図に示す下部タイプレートの拡大横断面図、第8図
はC格子燃料集合体を示す横断面図である。 1……チャンネルボックス、2……燃料棒、3……制御
棒、6……下部タイプレート、11……挿入穴部材、1
1a……燃料棒下部端栓挿入穴、16,17……パッ
ド、100a−100b,101a−101b……中心
線、102……軸心、G……ワイドウォータギャッ
プ、G……ナローウォータギャップ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断面四角形状をなすチャンネルボックス内
    に、複数の燃料棒を格子状に配列し、このチャンネルボ
    ックスの上部および下部に、上部タイプレートおよび下
    部タイプレートをそれぞれ形成するとともに、下部タイ
    プレートに、格子状に配列された燃料棒支持穴を有する
    燃料棒支持穴部材を設けた燃料集合体において、前記燃
    料棒支持穴部材の中心を、前記下部タイプレートの軸心
    に対しワイドウォータギャップ側に偏位させたことを特
    徴とする燃料集合体。
  2. 【請求項2】チャンネボックスの幅を、その下端におい
    てナローウォータギャップ側のみ広くしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の燃料集合体。
  3. 【請求項3】チャンネルボックスの上端四側面にパッド
    を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項また
    は第2項記載の燃料集合体。
JP60183074A 1985-08-22 1985-08-22 燃料集合体 Expired - Lifetime JPH0668550B2 (ja)

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JPS6244684A JPS6244684A (ja) 1987-02-26
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