JPH079473B2 - 燃料集合体 - Google Patents

燃料集合体

Info

Publication number
JPH079473B2
JPH079473B2 JP1028422A JP2842289A JPH079473B2 JP H079473 B2 JPH079473 B2 JP H079473B2 JP 1028422 A JP1028422 A JP 1028422A JP 2842289 A JP2842289 A JP 2842289A JP H079473 B2 JPH079473 B2 JP H079473B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
fuel assembly
outer cylinder
reactor
flow rate
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
Application number
JP1028422A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02206797A (ja
Inventor
満 神戸
一男 羽賀
Original Assignee
動力炉・核燃料開発事業団
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 動力炉・核燃料開発事業団 filed Critical 動力炉・核燃料開発事業団
Priority to JP1028422A priority Critical patent/JPH079473B2/ja
Priority to FR9001306A priority patent/FR2642887B1/fr
Publication of JPH02206797A publication Critical patent/JPH02206797A/ja
Publication of JPH079473B2 publication Critical patent/JPH079473B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/02Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
    • G21C1/022Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders characterised by the design or properties of the core
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は、原子炉、特に出力規模の小さい高速炉に使
用するための燃料集合体に関するものである。
<従来の技術> 従来、高速炉には、第5図に示す構造の燃料集合体が一
般的に使用されている。この一般的な燃料集合体は燃料
ピン1が200〜300本程度まとめられて断面正六角形の筒
状のラッパ管2に収納されている。このラッパ管2の下
端にはエントランスノズル3を備え、このエントランス
ノズル3により冷却材の流量配分が行なわれている。ま
た、上端には燃料取扱いのためのハンドリングヘッド4
が備えられている。
更に高速炉に使用される燃料集合体としては第6図の構
造のものが知られている。この燃料集合体は、上記一般
的な燃料集合体からラッパ管2を外し、代りに6本の支
柱5によりエントランスノズル3とハンドリングヘッド
4を支持した構造となっている。この剥き出し型の燃料
集合体においては燃料ピン1は軸方向に何段かのグリッ
ド6で固定されている。
<発明が解決しようとする課題> 上に説明した第5図に示す構造の燃料集合体は、炉心圧
損が3.5Kg/cm2と大きく、原子炉運転中に燃料集合体が
膨張し、これによりラッパ管と燃料ピンの相互干渉(BD
I)及び隣接するラッパ管同士の相互干渉(DDI)が生じ
てラッパ管が変形し、このラッパ管の変形が燃料を長寿
命化する上での制約条件の一つになっているばかりか、
放射性物質で汚染された多量のラッパ管を廃棄しなけれ
ばならないという問題を有する。
他方、第6図に示す構造の燃料集合体においては炉心へ
の冷却材の流量配分が不可能であり、従って径方向の出
力分布を平坦化する上で不都合であるという問題を有す
る。
また、上記いずれの燃料集合体においてもこれ等が使用
される原子炉に回転プラグ、燃料交換機、燃料出入機等
の燃料交換システムが必要とされ、また、約1年毎に原
子炉を停止して総数の何分の1かに相当する燃料集合体
を交換することも必要とされ、更に前記燃料交換システ
ムは、原子炉を構成する上でかなりのコストを占め、特
に主力規模を下げるにつれてこのコストの占める割合が
増す傾向にあり、加えて原子炉構造の小型化の障害とな
っている。
従って、この発明は、上記欠点を排除し、出力規模が小
さくても発電単価等が大型原子炉のそれとほぼ匹敵し、
大型原子炉とコスト的に競合し得る小型原子炉に適した
原子炉構造の簡略化、特に燃料交換システムの省略を行
うことが出来、繁雑な燃料交換を必要としない燃料集合
体を提供することを目的とする。
さらにこの発明は、燃料集合体の径方向の冷却材流量配
分を調節することによって、径方向の出力分布を平坦化
できる燃料集合体を提供することを目的とする。
<課題を解決するための手段> この発明の燃料集合体は、上端と下端が開口した外筒内
に多数の燃料ピンを配置するとともに、これらの燃料ピ
ンを互いに所定間隔離間して固定するグリッドを燃料ピ
ン軸方向に複数段設け、前記多数の燃料ピンを内側領域
と外側領域とに仕切る隔壁を前記外筒内に該外筒と同軸
的に配設し、前記外筒の下端開口部の前記外側領域部分
に冷却材流量調節手段を設けたことを特徴とするもので
ある。
前記の冷却材流量調節手段は流量調節オリフィスから構
成することが好ましい。
<作 用> 上記燃料集合体においては、グリッドにより燃料ピン同
士及び燃料ピンと外筒との間隔が適当に離間して保持さ
れる。このため原子炉運転中の膨張に対しても外筒と燃
料ピン及び隔壁と燃料ピンの相互干渉がほとんど生じな
い。
また、隔壁により外筒内の多数の燃料ピンを内側領域と
外側領域に仕切り、外筒の下端開口部の外側領域部分に
冷却材流量調節手段を設けているので、燃料集合体径方
向の出力分布を平坦化するための冷却材の流量配分を効
果的に行うことができる。
燃料交換に際しては、この燃料集合体全体を一括交換す
る。
<実施例> 以下に実施例を示し、この発明を更に具体的に説明す
る。
第1図は、この発明の燃料集合体の1例を概略的に示す
もので、例えば電力100MWを出力する発電用原子炉の炉
心に使用する場合には、10,000本程度の燃料ピン1が軸
方向に複数段設けられたグリッド6により互いに適当間
隔離間して固定されている。また、多数の燃料ピン1は
第2図aに示す用に断面正六角形の隔壁7で内側領域I
及び外側領域IIに仕切られている。更に外側領域IIの燃
料ピン1は上下端が開口した外筒8で囲まれ、この外筒
8の下端開口部には外側領域IIにおいて流量調節オリフ
ィス9が設けられている。
上記燃料集合体の炉心圧損は、これまでの実験及び解析
結果によれば既に説明した第5図に示す構造の燃料集合
体が3.5Kg/cm2であるのに比べて1.5Kg/cm2と大幅に低減
される。このため冷却材を循環する循環ポンプの動力が
低減し、冷却材が炉心を通過する循環系をスムーズに循
環するようになる。
また、各燃料ピン1はグリッド6により固定されてい
て、燃料ピン1と隔壁7及び外筒8との間隔を適当に離
間して保持するので、原子炉運転中に燃料集合体が膨張
しても、それぞれの間に相互干渉がほとんど生じないの
で、隔壁7及び外筒8が相互干渉によって変形すること
がなく、長期使用でき、期間当りの放射性廃棄物の量は
少量で済むことになる。
更に、流量調節オリフィス9の調節により炉心における
上に述べた領域I及び領域IIを流れる冷却材の流量が適
当に配分できるため、燃料の燃焼特性は良好となる。
更にまた、上記燃料集合体を例えば電力100MW程度以下
を出力する発電用原子炉の小型炉心に使用した場合、燃
料破損率を0.01%とすると破損燃料ピンは高々1本程度
であり、充分許容できるために、交換の必要はない。
因みに上記したような小型炉心を備えた発電用原子炉に
ついて簡単に説明すると、第3図において原子炉容器11
内に環状の径方向反射体12が冷却材13中に配置されて固
定されている。更に上記燃料集合体の外筒8の上下両端
が2つの軸方向反射体14a,14bに挾まれて接合され、軸
方向反射体14aが連結管15の下端に接合され、外筒8は
2つの軸方向反射体14a,14b及び連結管15と一緒に径方
向反射体12の環内を貫通可能であって、連結管15は外筒
8が径方向反射体12の管内を貫通してもその上端が原子
炉容器11外に突出する長さを有し、原子炉容器11の上端
開口部を封栓しかつ外部への放射線の漏洩を防止する遮
蔽プラグ16を気密に貫通して原子炉容器11内に挿入され
ている。また、2つの軸方向反射体14a,14bには共に軸
方向に冷却材流路が形成され、連結管15の上部には冷却
材流通孔19が開けられ、冷却材13は例えば連結管15内に
設けられた循環ポンプ20により、あるいは自然循環によ
り外筒8の内部、即ち炉心10を通って連結管15上部の冷
却材流通孔19を通って原子炉容器11内を循環するように
なっている。この原子炉の出力は、径方向反射体12に対
する炉心10の挿入位置により定まり、第4図aの様に炉
心10が2つの軸方向反射体14a,14bと径方向反射体12と
によって囲まれるようになると臨界に達し、更に炉心10
が径方向反射体12の中央に挿入される(第4図b)と最
大となり、次いで原子炉の出力は徐々に減少し、炉心10
が径方向反射体12を完全に通過する(第4図c)と炉が
スクラムされるようになっている。炉心で発生する熱
は、例えば連結管15中に配設されたヒートパイプ17を介
してその上端から外部に取出されるようになっている。
例えば出力300MW以下の小型の上記液体金属冷却高速炉
に上記実施例の燃料集合体を使用し、冷却材13に溶融金
属ナトリウム(Na)またはナック(NaK)等の液体金属
を使用する場合、冷却材ボイド係数は負であるため、燃
料集合体を空気中で組立てる段階での臨界に対する安全
性は確保できる。また、出力10MWの炉心10に上記実施例
の燃料集合体を使用し、炉心10が径方向反射体12に挿入
されている場合と引抜かれた場合の反射体ワースは18%
△K/Kであり、これは従来の大型炉心の制御棒ワース
(通常7〜8%△K/K)に比べてかなり大きい。従って
上記実施例の燃料集合体では余剰反応度を大きくでき
る。また、1年間原子炉を運転した場合の燃焼欠損反応
度は約2.5%△K/Kであるため、大まかな目安として燃焼
寿命は約7年となることが期待できる。
この様にして寿命に達した燃料集合体は、崩壊熱の減衰
した後に連結管15ごとに引抜かれ、燃料交換が行なわれ
る。
以上にこの発明の燃料集合体の1例を示したが、この発
明の燃料集合体は、例えば炉心規模がある程度大きい場
合には、第2図bに示すように制御棒案内管18を設け、
制御棒を挿入できる構造とすることもできるなど、使用
する原子炉の種類及び規模等に応じて種々の変形が可能
である。
<発明の効果> 以上の説明から明らかな様に、この発明の燃料集合体は
炉心圧損が小さく、炉心を通過する冷却材は流量調節手
段により流量を調節されて複数領域に配分されるため径
方向の出力分布を平坦化できる。また、外筒と燃料ピン
及び隔壁と燃料ピンの相互干渉がほとんどないので、外
筒、隔壁等が変形するようなことも生じないから、長期
間の原子炉運転が可能となる。しかも燃料集合体を一括
交換するような使用法が可能であるので、従来の回転プ
ラグ、燃料交換機及び燃料出入機といった燃料交換シス
テムを必要としないし、繁雑な燃料交換作業を省略でき
る。この発明の燃料集合体は、従って、出力規模の小さ
い小型の高速炉用として極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の燃料集合体の1例を概略的に示す
縦断面図、第2図aは、第1図の燃料集合体の1部省略
横断面図、第2図bは、この発明の燃料集合体の別の1
例を示す1部省略横断面図、第3図は、第1図の燃料集
合体を使用した液体金属冷却高速炉の1例を示す1部省
略縦断面図、第4図a,b,cはそれぞれ第3図の液体金属
冷却高速炉が臨界出力、最大出力、スクラムにある時の
炉心の配置を示す説明図、第5図は、従来の燃料集合体
の1例を示す説明図、第6図は、従来の燃料集合体の別
の1例を示す概略縦断面図である。 1……燃料ピン、6……グリッド、7……隔壁、8……
外筒、9……流量調節オリフィス、10……炉心。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上端と下端が開口した外筒内に多数の燃料
    ピンを配置するとともに、これらの燃料ピンを互いに所
    定間隔離間して固定するグリッドを燃料ピン軸方向に複
    数段設け、前記多数の燃料ピンを内側領域と外側領域と
    に仕切る隔壁を前記外筒内に該外筒と同軸的に配設し、
    前記外筒の下端開口部の前記外側領域部分に冷却材流量
    調節手段を設けたことを特徴とする燃料集合体。
  2. 【請求項2】前記冷却材流量調節手段が流量調節オリフ
    ィスからなる請求項1記載の燃料集合体。
JP1028422A 1989-02-07 1989-02-07 燃料集合体 Expired - Lifetime JPH079473B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1028422A JPH079473B2 (ja) 1989-02-07 1989-02-07 燃料集合体
FR9001306A FR2642887B1 (fr) 1989-02-07 1990-02-05 Assemblage combustible

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1028422A JPH079473B2 (ja) 1989-02-07 1989-02-07 燃料集合体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02206797A JPH02206797A (ja) 1990-08-16
JPH079473B2 true JPH079473B2 (ja) 1995-02-01

Family

ID=12248222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1028422A Expired - Lifetime JPH079473B2 (ja) 1989-02-07 1989-02-07 燃料集合体

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH079473B2 (ja)
FR (1) FR2642887B1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120121058A1 (en) * 2009-07-31 2012-05-17 Tokyo Institute Of Technology Core of nuclear reactor and nuclear reactor
JP5302156B2 (ja) * 2009-09-29 2013-10-02 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 高速増殖炉の炉心

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1276233A (fr) * 1960-03-14 1961-11-17 Gen Nuclear Engineering Co Perfectionnements apportés à des réacteurs nucléaires
JPS5224199B2 (ja) * 1972-02-16 1977-06-29
UST939002I4 (en) * 1973-04-18 1975-10-07 Epithermal nuclear reactor
DE2715067A1 (de) * 1977-04-04 1978-10-12 Iljunin Spaltstoffpaket fuer kernreaktoren mit schnellen neutronen

Also Published As

Publication number Publication date
FR2642887B1 (fr) 1994-04-15
JPH02206797A (ja) 1990-08-16
FR2642887A1 (fr) 1990-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0283836B1 (en) Thin walled channel
US7085340B2 (en) Nuclear reactor fuel assemblies
US4959193A (en) Indirect passive cooling system for liquid metal cooled nuclear reactors
EP0557085B1 (en) Spacer band with optimized fuel bundle to channel clearance in a boiling water reactor
DE69015486T2 (de) Flüssigmetallgekühlte Kernreaktoren mit passivem Kühlungssystem.
US4775510A (en) Nuclear fuel assembly hollow flow deflector
US3366547A (en) Fast nuclear reactor
US3475272A (en) Gas-cooled fast reactor
GB2163888A (en) Fission gas plenum chamber for nuclear fuel element sub-assembly
JPH079473B2 (ja) 燃料集合体
US3795579A (en) Nuclear fuel assembly comprising a sleeve of variable thickness
US4728487A (en) Standardized reduced length burnable absorber rods for a nuclear reactor
JPH0233116B2 (ja)
JPS6244686A (ja) 原子炉の制御棒案内構造
JPH0321878B2 (ja)
KR890000201B1 (ko) 스펙트럼 이동제어식 가압수형 원자로
USRE34246E (en) Thin walled channel
US3311540A (en) Integral boiling and superheating nuclear reactor and pressure tube assembly therefor
JPH01105191A (ja) 一体型圧力容器構造の原子炉
JPH01172797A (ja) 高速増殖炉
JP3874310B2 (ja) 液体金属冷却高速炉
US3172821A (en) Meyers fuel elements
KR102899343B1 (ko) 열전도관 원자로 설계 및 제작을 위한 핵연료봉, 냉각관을 포함하는 모듈식 핵연료봉-냉각관 일체형 어셈블리 및 이를 포함하는 원자로 노심 구조체
JPH0713662B2 (ja) 小型液体金属冷却高速炉
JPH07119822B2 (ja) 軽水沸とう型原子炉の運転方法