JPH07111469B2 - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPH07111469B2 JPH07111469B2 JP60156961A JP15696185A JPH07111469B2 JP H07111469 B2 JPH07111469 B2 JP H07111469B2 JP 60156961 A JP60156961 A JP 60156961A JP 15696185 A JP15696185 A JP 15696185A JP H07111469 B2 JPH07111469 B2 JP H07111469B2
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- Japan
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- fuel
- region
- fuel assembly
- rod
- rods
- Prior art date
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- 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
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- Inert Electrodes (AREA)
- 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、沸騰水型原子炉に用いられる燃料集合体に関
する。
する。
一般に、沸騰水型原子炉用の燃料集合体は第３図に示す
ように形成されている。
ように形成されている。
すなわち、燃料集合体１は、角筒状の長尺なチャンネル
ボックス６内に、多数の燃料棒2,2…を格子状に配列す
るとともに、それらの上端を上部タイプレート３、下端
を下部タイプレート４、中間部をスペーサ５によって支
持して構成している。
ボックス６内に、多数の燃料棒2,2…を格子状に配列す
るとともに、それらの上端を上部タイプレート３、下端
を下部タイプレート４、中間部をスペーサ５によって支
持して構成している。
この燃料集合体１は、第４図に示すように、炉内におい
ては、制御棒８に隣接して装荷される。また、８×８の
正方格子状に配列された燃料棒２は、その濃縮度を図中
の符号11,12,13,14,15（同一符号は同一濃縮度を示す）
のように異って配置されている。さらに、燃料集合体１
の中央部には核分裂性物質を封入した燃料棒の代わり
に、減速材が内部を流通する２本のウォータロッド７が
配置されている。
ては、制御棒８に隣接して装荷される。また、８×８の
正方格子状に配列された燃料棒２は、その濃縮度を図中
の符号11,12,13,14,15（同一符号は同一濃縮度を示す）
のように異って配置されている。さらに、燃料集合体１
の中央部には核分裂性物質を封入した燃料棒の代わり
に、減速材が内部を流通する２本のウォータロッド７が
配置されている。
ところで、燃料集合体１の各燃料棒２の出力Ｐは次式で
与えられる。
与えられる。
Ｐ＝φ・σ・Ｎ ここで φ：燃料棒２の位置における熱中性子束 σ：核分裂性物質の核分裂断面積 N:燃料棒２の核分裂性物質の原子密度 である。
沸騰水型原子炉では、減速材密度分布の不均一性、およ
び燃料による中性子吸収効果等により、熱中性子束分布
は、燃料集合体１の最外周部で大きく、中心部では反対
に小さくなっている。したがって、燃料集合体１内の燃
料棒２がすべて同じ濃縮度（核分裂物質の原子密度）の
場合には、上式によって燃料集合体１の外周部の燃料棒
２の出力が大きく、中心部で小さくなるため、燃料集合
体１内の相対出力分布は、外周部で大きくなる。
び燃料による中性子吸収効果等により、熱中性子束分布
は、燃料集合体１の最外周部で大きく、中心部では反対
に小さくなっている。したがって、燃料集合体１内の燃
料棒２がすべて同じ濃縮度（核分裂物質の原子密度）の
場合には、上式によって燃料集合体１の外周部の燃料棒
２の出力が大きく、中心部で小さくなるため、燃料集合
体１内の相対出力分布は、外周部で大きくなる。
一方、燃料集合体１の燃料効率を向上させるためにはそ
の無限増倍率を向上させる必要がある。この無限増倍率
はつぎのように定義されている。すなわち、一般に、核
分裂性物質が核分裂する場合には、１つの中性子が当た
っていくつかの中性子が核分裂によって放出されるが無
限体系で考えた場合のこの放出される中性子数を入って
きた中性子で割った値を無限増倍率という。
の無限増倍率を向上させる必要がある。この無限増倍率
はつぎのように定義されている。すなわち、一般に、核
分裂性物質が核分裂する場合には、１つの中性子が当た
っていくつかの中性子が核分裂によって放出されるが無
限体系で考えた場合のこの放出される中性子数を入って
きた中性子で割った値を無限増倍率という。
従来は、燃料集合体の無限増倍率を向上させるために燃
料集合体内の相対出力分布が外周部で大きくなるように
燃料集合体内の濃縮度分布を決めており、中央部より外
周部の方が濃縮度が高くなっている。このような濃縮度
分布の燃料集合体は、中央部の濃縮度が外周部の濃縮度
より高い燃料に比べて、燃焼初期から中期にかけての無
限増倍率は向上する。
料集合体内の相対出力分布が外周部で大きくなるように
燃料集合体内の濃縮度分布を決めており、中央部より外
周部の方が濃縮度が高くなっている。このような濃縮度
分布の燃料集合体は、中央部の濃縮度が外周部の濃縮度
より高い燃料に比べて、燃焼初期から中期にかけての無
限増倍率は向上する。
ところが、沸騰水型原子炉では、運転サイクル初期の余
剰反応度を抑えるために制御棒を使用し、また、燃料棒
の中にはバーナブルポイズンが混入されている。換言す
れば、核分裂によって生じる余剰の中性子を制御棒やバ
ーナブルポイズンに吸収されているわけで、従来のよう
に、燃焼初期から中期にかけて無限増倍率を向上させて
も、ウランの有効利用上は、効果が少ない。
剰反応度を抑えるために制御棒を使用し、また、燃料棒
の中にはバーナブルポイズンが混入されている。換言す
れば、核分裂によって生じる余剰の中性子を制御棒やバ
ーナブルポイズンに吸収されているわけで、従来のよう
に、燃焼初期から中期にかけて無限増倍率を向上させて
も、ウランの有効利用上は、効果が少ない。
ところで、無限増倍率に寄与する核分裂性物質は、燃焼
初期はＵ−235が大半を占めているが、燃焼が進むにつ
れてPu−239の割合が増加する。この点を考慮すると、
ウランの有効利用すなわち燃焼効率の向上を計るために
は、余剰の中性子は核分裂親物質（例えばＵ−238等）
にできるだけ吸収させて核分裂物質（Pu−239）の生成
量を増加させ、燃焼中期から末期の無限倍増率を向上さ
せることが望まれていた。
初期はＵ−235が大半を占めているが、燃焼が進むにつ
れてPu−239の割合が増加する。この点を考慮すると、
ウランの有効利用すなわち燃焼効率の向上を計るために
は、余剰の中性子は核分裂親物質（例えばＵ−238等）
にできるだけ吸収させて核分裂物質（Pu−239）の生成
量を増加させ、燃焼中期から末期の無限倍増率を向上さ
せることが望まれていた。
本発明は前述した要望に鑑みてなされたものであり、燃
焼効率の優れた燃料集合体を提供することを目的として
いる。
焼効率の優れた燃料集合体を提供することを目的として
いる。
本発明は、複数本の燃料棒を格子状に配置した沸騰水型
原子炉用の燃料集合体において、減速材が内部を流通す
るウォータロッドを中央部に配置するとともに、内部
を、燃料棒の最外周から１周目の第１領域、第２周目の
第２領域、および第1,第２領域より内側の第３領域の３
領域に区画し、各領域における燃料棒の核燃料物質の平
均濃縮度を前記第１領域より第３領域が高く、かつ第２
領域が第３領域より高くすることを特徴とする燃料集合
体にある。
原子炉用の燃料集合体において、減速材が内部を流通す
るウォータロッドを中央部に配置するとともに、内部
を、燃料棒の最外周から１周目の第１領域、第２周目の
第２領域、および第1,第２領域より内側の第３領域の３
領域に区画し、各領域における燃料棒の核燃料物質の平
均濃縮度を前記第１領域より第３領域が高く、かつ第２
領域が第３領域より高くすることを特徴とする燃料集合
体にある。
この構成により、熱中性子束が相対的に低い領域に濃縮
度の高い燃料棒を配し、熱中性子束が相対的に高い領域
に濃縮度の低い燃料棒を配することができるので、燃料
初期から中期にかけては、濃縮度の高い領域で中性子ス
ペクトル硬化により核分裂性物質の生成量を増加させ、
燃焼中期から末期にかけての無限増倍率を向上させて、
同一無限増倍率における燃料集合体の取り出し燃焼度を
増大して燃料経済性を向上させることができる。
度の高い燃料棒を配し、熱中性子束が相対的に高い領域
に濃縮度の低い燃料棒を配することができるので、燃料
初期から中期にかけては、濃縮度の高い領域で中性子ス
ペクトル硬化により核分裂性物質の生成量を増加させ、
燃焼中期から末期にかけての無限増倍率を向上させて、
同一無限増倍率における燃料集合体の取り出し燃焼度を
増大して燃料経済性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図から第２図を参照して
説明する。なお、前述した従来のものと同一の構成につ
いては、図面中に同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
説明する。なお、前述した従来のものと同一の構成につ
いては、図面中に同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
第１図は本発明の第１実施例を示すものであり、燃料集
合体1A中央部には、４本のウォータロッド７が配置され
ている。また、燃料集合体1A内は、最外周から１周目の
第１領域、２周目の第２領域およびこれらの第1,第２領
域より内側の第３領域の３領域に区画されている。すな
わち、第１図において、破線Ａの外側の燃料棒２の領域
が第１領域、Ａで示される破線Ａと破線Ｂの間の燃料棒
２の領域が第２領域、破線Ｂの内側の燃料棒２の領域が
第３領域である。そして、それぞれの領域の燃料棒２の
核燃料物質の平均濃縮度が、第２領域、第３領域、第１
領域の順に小となるよう、すなわち、第１領域の平均濃
縮度を１、第２領域の平均濃縮度を２、第３領域の
平均濃縮度を３とすると２＞３＞１が成立する
ように配置されている。
合体1A中央部には、４本のウォータロッド７が配置され
ている。また、燃料集合体1A内は、最外周から１周目の
第１領域、２周目の第２領域およびこれらの第1,第２領
域より内側の第３領域の３領域に区画されている。すな
わち、第１図において、破線Ａの外側の燃料棒２の領域
が第１領域、Ａで示される破線Ａと破線Ｂの間の燃料棒
２の領域が第２領域、破線Ｂの内側の燃料棒２の領域が
第３領域である。そして、それぞれの領域の燃料棒２の
核燃料物質の平均濃縮度が、第２領域、第３領域、第１
領域の順に小となるよう、すなわち、第１領域の平均濃
縮度を１、第２領域の平均濃縮度を２、第３領域の
平均濃縮度を３とすると２＞３＞１が成立する
ように配置されている。
表１は、前述した第１図で説明した本発明の実施例と、
第４図の従来例との第１領域、第２領域および第３領域
の領域における燃料棒２の核燃料物質の平均濃縮度と、
燃料集合体全体の平均濃縮度の比較を示したものであ
る。
第４図の従来例との第１領域、第２領域および第３領域
の領域における燃料棒２の核燃料物質の平均濃縮度と、
燃料集合体全体の平均濃縮度の比較を示したものであ
る。
この表より明らかなように、従来例では、第１領域の平
均濃縮度が他の領域の平均濃縮度より低くなるように配
置されているが、本実施例では、各領域の平均濃縮度
は、第２領域、第３領域、第１領域の順に配置されてお
り、また、燃料集合体の平均濃縮度は、従来例、本実施
例とも同一である。
均濃縮度が他の領域の平均濃縮度より低くなるように配
置されているが、本実施例では、各領域の平均濃縮度
は、第２領域、第３領域、第１領域の順に配置されてお
り、また、燃料集合体の平均濃縮度は、従来例、本実施
例とも同一である。
第２図はこの燃料集合体1,1Aの無限倍増率の燃焼度変化
を説明したものであり、縦軸に無限倍増率、横軸に燃焼
度をそれぞれとり、表１で示した燃料集合体1,1Aの平均
濃縮度が同一である場合の従来例（破線Ｃ）と本実施例
（実線Ｄ）との比較を表わしている。ここで、燃料初期
の無限増倍率の増加は、燃料棒２内の可燃性毒物である
ガドリニアの燃焼によるものであり、それ以後の無限増
倍率の減少は、燃料棒２中のウランの燃焼によるもので
ある。
を説明したものであり、縦軸に無限倍増率、横軸に燃焼
度をそれぞれとり、表１で示した燃料集合体1,1Aの平均
濃縮度が同一である場合の従来例（破線Ｃ）と本実施例
（実線Ｄ）との比較を表わしている。ここで、燃料初期
の無限増倍率の増加は、燃料棒２内の可燃性毒物である
ガドリニアの燃焼によるものであり、それ以後の無限増
倍率の減少は、燃料棒２中のウランの燃焼によるもので
ある。
本実施例によれば、燃料集合体1Aの最外周から１周目の
第１領域と、第２領域および第３領域の差を大きくして
いるので、従来の燃料集合体１の最外周の燃料棒２の平
均濃縮度が燃料集合体１の平均濃縮度よりも高くなる場
合に比べて、燃料集合体中央部で核分裂物質（Pu−23
9）の蓄積が進むので、燃焼中期から末期にかけての無
限増倍率が増大する。また、燃料集合体1Aの中央部に４
本のウォータロッドを配置しており、従来のウォータロ
ッドを２本配置した場合に比べて、燃料集合体中央部の
スペクトルは軟化しており、蓄積されたPu−239の燃焼
に役立っている。
第１領域と、第２領域および第３領域の差を大きくして
いるので、従来の燃料集合体１の最外周の燃料棒２の平
均濃縮度が燃料集合体１の平均濃縮度よりも高くなる場
合に比べて、燃料集合体中央部で核分裂物質（Pu−23
9）の蓄積が進むので、燃焼中期から末期にかけての無
限増倍率が増大する。また、燃料集合体1Aの中央部に４
本のウォータロッドを配置しており、従来のウォータロ
ッドを２本配置した場合に比べて、燃料集合体中央部の
スペクトルは軟化しており、蓄積されたPu−239の燃焼
に役立っている。
なお、本実施例では、燃料集合体1Aの中央部に４本のウ
ォータロッドを配置したが、この４本のウォータロッド
に代えて１本の太径のウォータロッドを配置しても効果
は同じである。
ォータロッドを配置したが、この４本のウォータロッド
に代えて１本の太径のウォータロッドを配置しても効果
は同じである。
以上説明したように、本発明の燃焼集合体によれば、そ
の無限増倍率を向上させることができるので、燃料取出
し燃焼度が増大し、より多くのエネルギを取出すことが
可能となり、燃料の燃焼効率が増加するという優れた効
果を奏することができる。
の無限増倍率を向上させることができるので、燃料取出
し燃焼度が増大し、より多くのエネルギを取出すことが
可能となり、燃料の燃焼効率が増加するという優れた効
果を奏することができる。
第１図は本発明に係る燃料集合体の第１実施例を示す燃
料棒濃縮度の分布図、第２図は第１図の実施例と従来例
を比較した燃焼集合体の無限増倍率の燃焼度変化を示す
特性図、第３図は一般的な燃料集合体の一部切断斜視
図、第４図は従来の燃料集合体を示す燃料棒濃縮度の分
布図である。 1,1A……燃料集合体、２……燃料棒、 ３……上部タイプレート、４……下部タイプレート、 ５……スペーサ、６……チャンネルボックス、 ７……ウォータロッド、８……制御棒、 11……最高濃縮度燃料棒、12……高濃縮度燃料棒、 13……低濃縮度燃料棒、14……最低濃縮度燃料棒、 15……ガドリニア入り燃料棒。
料棒濃縮度の分布図、第２図は第１図の実施例と従来例
を比較した燃焼集合体の無限増倍率の燃焼度変化を示す
特性図、第３図は一般的な燃料集合体の一部切断斜視
図、第４図は従来の燃料集合体を示す燃料棒濃縮度の分
布図である。 1,1A……燃料集合体、２……燃料棒、 ３……上部タイプレート、４……下部タイプレート、 ５……スペーサ、６……チャンネルボックス、 ７……ウォータロッド、８……制御棒、 11……最高濃縮度燃料棒、12……高濃縮度燃料棒、 13……低濃縮度燃料棒、14……最低濃縮度燃料棒、 15……ガドリニア入り燃料棒。
Claims (3)
- 【請求項１】複数本の燃料棒を格子状に配置した沸騰水
型原子炉用の燃料集合体において、減速材が内部を流通
するウォータロッドを中央部に配置するとともに、内部
を、燃料棒の最外周から１周目の第１領域、第２周目の
第２領域、および第1,第２領域より内側の第３領域の３
領域に区画し、各領域における燃料棒の核燃料物質の平
均濃縮度を前記第１領域より第３領域が高く、かつ第２
領域が第３領域より高くすることを特徴とする燃料集合
体。 - 【請求項２】前記の減速材を流通するウォータロッドは
通常の燃料棒の外径に等しい４本のウォータロッドによ
り構成されている特許請求の範囲第１項記載の燃料集合
体。 - 【請求項３】前記の減速材を流通するウォータロッドは
通常の燃料棒より太径の１本のウォータロッドにより構
成されている特許請求の範囲第１項記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156961A JPH07111469B2 (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156961A JPH07111469B2 (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6219792A JPS6219792A (ja) | 1987-01-28 |
| JPH07111469B2 true JPH07111469B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=15639098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60156961A Expired - Fee Related JPH07111469B2 (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111469B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6181762B1 (en) * | 1997-03-28 | 2001-01-30 | General Electric Company | Nuclear fuel bundle having different peak power limits |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56119888A (en) * | 1980-02-26 | 1981-09-19 | Hitachi Ltd | Nuclear fuel assembly |
-
1985
- 1985-07-18 JP JP60156961A patent/JPH07111469B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6219792A (ja) | 1987-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |