JPH0718940B2 - 高転換高燃焼圧力管型原子炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、核燃料の有効利用を図るために高転換と高燃
焼度を達成することができる重水減速圧力管型原子炉に
関するものである。

【従来の技術】

多くの減速材の中で核的特性が最も優れている重水を減
速材として使用する重水減速原子炉において、冷却材が
重水以外の場合には、冷却材を減速材と隔離する必要性
等から、圧力管型重水炉の形態が採用されていることに
ついては、従来公知である。通常、圧力管型重水炉は、
内部に重水減速材と不活性ガスを収納するカランドリア
タンクと、該カランドリアタンクの縦方向に多数配設し
たカランドリア管と、該カランドリア管内を貫通して配
設され内部に重水減速材を流通させる圧力管と、該圧力
管内に挿入される燃料集合体とから成る炉本体を有して
いる。 上記した圧力管型重水炉で、中性子吸収反応によって作
り出す新しい核分裂性物質の高転換を図るには、中性子
エネルギースペクトルを硬くすること、具体的には格子
ピッチの縮小または重水減速材のボイド化が必要である
が、格子ピッチの縮小は圧力管据付を困難にし、重水減
速材のボイド化は全てボイドにすると臨界性の問題で難
しく、部分的なボイド化は炉心安定性の点で問題とな
る。一方、核燃料の高燃焼度化を図るには、重水減速材
を多くすることが必要であるが、この場合は冷却材ボイ
ド係数が悪化し、安全上問題となる。このように高転換
と高燃焼度の両方を同時に達成しようとすると、炉心構
成上はそれぞれ異なったものとなるのである。そこで、
これまでは、炉心を内側のガス領域と外側の重水領域の
二つに分け、内側のガス領域で高転換した燃料集合体を
外側の重水領域で高燃焼するという方法が考えられてい
た。

【発明が解決しようとする課題】

上記のように、炉心を内側のガス領域と外側の重水領域
の二つに分けるには二重タンク構成としなければならな
いが、炉心が占める範囲は拡大して耐圧容器を大形化す
るから、構造上問題があった。また、中性子の不必要な
吸収や洩れをすくなくすることが重要な中性子経済上も
問題があった。 本発明の目的とするところは、前記した通常の圧力管型
重水炉の構造を変えることなく、燃料の有効利用が図れ
る高転換・高燃焼圧力管型原子炉を提供することにあ
る。

【課題を解決するための手段】

上記した目的を達成するため、本発明にあっては、圧力
管内に挿入される燃料集合体は上部燃料集合体と下部燃
料集合体とを接続部を介して軸方向に着脱自在に積み重
ねた構造となし、カランドリアタンク内の不活性ガス領
域と重水減速材領域とに配置して、高転換用領域と高燃
焼用領域とを上下に配設したものである。 各燃料集合体の上下端部には、他の燃料集合体を接続可
能とする接続部を形成しておくとよい。

【作 用】

重水がない不活性ガス領域に配設されている上部燃料集
合体はエネルギーの高い中性子により高転換され、重水
領域に配設されている下部燃料集合体はエネルギーの低
い中性子により高燃焼する。カランドリアタンク内の重
水減速材の水位を変えることで、上下に配設される高転
換用領域と高燃焼用領域との比率が可変である。この炉
心上部の不活性ガス領域で高転換された上部燃料集合体
を、つぎに下部燃料集合体の配設位置に組替えて再度装
荷すると、炉心下部の重水領域で高燃焼されるから、高
転換・高燃焼度を達成することができる。

【実施例】

図面に示す実施例において、周囲を重水反射体２で取り
囲んでいるカランドリアタンク１内は、重水減速材領域
５と、ヘリウム、窒素等不活性ガス領域６となってい
る。そのカランドリアタンク１の縦方向に貫通して設け
た多数のカランドリア管３に挿入されている圧力管４に
燃料集合体７が配置され、炉心下部の入口管８より圧力
管４内に流入した冷却材は、炉心内で沸騰して、出口管
９より流出するようになっている。 原子炉の下方に設備されている燃料交換装置および運転
中でも燃料交換を行い得るようにするための圧力管４下
端部に装着されているシールプラグは、図示するを省略
している。 圧力管４内の燃料集合体７は、上部燃料集合体7aと下部
燃料集合体7bが連結部10を介して２段に積み重ねられて
いる。連結部10は後述する理由から各燃料集合体7a、7b
の上下端部に形成しているとよい。図にはカランドリア
タンク１内の重水減速材領域５と不活性ガス領域６との
境界、つまりカランドリアタンク１内の重水減速材の水
位とほぼ合致させて連結部10を配設しているが、重水減
速材の水位は適宜変えることがでる。これによってガス
領域６中にあって高変換作用を受ける上部燃料集合体7a
部分と、重水減速材領域５中にあって高燃焼作用を受け
る下部燃料集合体7b部分の比率を適宜変えられる。 連結部10が各燃料集合体7a、7bの上下端部に形成してい
ると、原子炉運転中または原子炉停止時に燃料交換装置
により燃料交換を行うに際し、下部燃料集合体7bを取り
出して使用済み燃料プール（図示せず）に置き、次に高
転換した上部燃料集合体7bを取り出して、その上に新し
い燃料集合体を装着したのち炉心内に再装荷し、このよ
うに組替えられて下になった上部燃料集合体7aを今度は
高燃焼させることができる。 尚、主として高転換を図るときには、炉心上部の上部燃
料集合体7aを下になるように組替える必要はない。その
侭取り出して、これを再処理することにより高転換した
Puを得、このPuを他炉型の燃料として供給する。

【発明の効果】

本発明によれば、高転換用領域と高燃焼用領域とを上下
に配設したから、原子炉構造は従来と変わりのないもの
でよく、炉心を二重タンク構成とするときの構造上の問
題や中性子経済上の問題は解消される。しかも、カラン
ドリアタンク内の重水減速材の水位の調節により、不活
性ガス領域に配設されて高転換作用を受ける上部燃料集
合体部分と、重水領域に配設されて高燃焼作用を受ける
下部燃料集合体部分の比率を適宜変更可能である。更に
炉心上部の不活性ガス領域で高転換を図った上部燃料集
合体を組替えによって炉心下部の重水領域に配設できる
から、高燃焼度を達成でき、こうして高転換・高燃焼度
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明になる高転換高燃焼圧力管型原子炉の説明図
である。 １……カランドリアタンク、３……カランドリア管、４
……圧力管、５……重水減速材領域、６……不活性ガス
領域、７……燃料集合体、7a……上部燃料集合体、7b…
…下部燃料集合体、10……接続部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に重水減速材と不活性ガスを収納する
   カランドリアタンクと、該カランドリアタンクの縦方向
   に多数配設したカランドリア管と、該カランドリア管内
   を貫通して配設され内部に冷却材を流通させる圧力管
   と、該圧力管内に挿入される燃料集合体とから成る炉本
   体を有している圧力管型原子炉において、圧力管内に挿
   入される燃料集合体は、上部燃料集合体と下部燃料集合
   体とを接続部を介して軸方向に着脱自在に積み重ねた構
   造となし、その上部燃料集合体と下部燃料集合体とはカ
   ランドリアタンク内の不活性ガス領域と重水減速材領域
   とに配置して、高転換用領域と高燃焼用領域とを上下に
   配設したことを特徴とする高転換高燃焼圧力管型原子
   炉。
2. 【請求項２】各燃料集合体の上下端部には、他の燃料集
   合体を接続可能とする接続部を形成している請求項１の
   高転換高燃焼重水減速型圧力管型原子炉。