JPH11352271A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
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- JPH11352271A JPH11352271A JP10162659A JP16265998A JPH11352271A JP H11352271 A JPH11352271 A JP H11352271A JP 10162659 A JP10162659 A JP 10162659A JP 16265998 A JP16265998 A JP 16265998A JP H11352271 A JPH11352271 A JP H11352271A
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】増殖比を増大させ、同時にボイド反応度を負と
する水冷却型原子炉においてその性能を向上させた燃料
集合体を提供する。 【解決手段】水冷却型原子炉に装荷されて炉心を構成す
る燃料集合体１であって、核分裂性物質を装荷した複数
の縦長な燃料ロッド２を格子状に配列して一体化した燃
料バンドル３と、燃料バンドル３を囲むチャンネルボッ
クス４とを備える。燃料バンドル３内に、縦長管状で内
部に冷却材が流通し得るとともに、流通する冷却材を炉
心出力によって蒸気化する設定としたボイドロッド５を
設ける。
する水冷却型原子炉においてその性能を向上させた燃料
集合体を提供する。 【解決手段】水冷却型原子炉に装荷されて炉心を構成す
る燃料集合体１であって、核分裂性物質を装荷した複数
の縦長な燃料ロッド２を格子状に配列して一体化した燃
料バンドル３と、燃料バンドル３を囲むチャンネルボッ
クス４とを備える。燃料バンドル３内に、縦長管状で内
部に冷却材が流通し得るとともに、流通する冷却材を炉
心出力によって蒸気化する設定としたボイドロッド５を
設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水冷却型原子炉の炉
心を構成する燃料集合体に係り、特に増殖比を増大する
とともにボイド反応度を負とすることを可能とした燃料
集合体に関するものである。
心を構成する燃料集合体に係り、特に増殖比を増大する
とともにボイド反応度を負とすることを可能とした燃料
集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に水冷却型原子炉の炉心は、核分裂
性物質を装荷した多数の燃料集合体から構成され、燃料
からの熱除去のための冷却材として水が使用される。こ
の燃料集合体は、核分裂性物質を装荷した複数の縦長な
燃料ロッドを格子状に配列して一体化した燃料バンドル
と、この燃料バンドルを囲むチャンネルボックスとを備
えた構成とされる。水に含まれる水素原子の中性子減速
能力が大きいため、水の割合が大きい従来の水冷却型原
子炉では、核分裂により発生する高エネルギ中性子が大
きく減速され、エネルギの低い熱中性子が中性子の大部
分を占める。エネルギの低い中性子を核分裂性物質が吸
収した場合には、中性子を約３個発生させる核分裂反応
ではなく、核分裂を起こさずに原子核の中に取り込む捕
獲反応の割合が大きくなる。即ち、中性子吸収当たりの
発生中性子数が低エネルギ中性子による核分裂では少な
くなる。
性物質を装荷した多数の燃料集合体から構成され、燃料
からの熱除去のための冷却材として水が使用される。こ
の燃料集合体は、核分裂性物質を装荷した複数の縦長な
燃料ロッドを格子状に配列して一体化した燃料バンドル
と、この燃料バンドルを囲むチャンネルボックスとを備
えた構成とされる。水に含まれる水素原子の中性子減速
能力が大きいため、水の割合が大きい従来の水冷却型原
子炉では、核分裂により発生する高エネルギ中性子が大
きく減速され、エネルギの低い熱中性子が中性子の大部
分を占める。エネルギの低い中性子を核分裂性物質が吸
収した場合には、中性子を約３個発生させる核分裂反応
ではなく、核分裂を起こさずに原子核の中に取り込む捕
獲反応の割合が大きくなる。即ち、中性子吸収当たりの
発生中性子数が低エネルギ中性子による核分裂では少な
くなる。
【０００３】一方、高エネルギ中性子では、捕獲反応の
割合が小さいため、捕獲による効果を含めても吸収当た
りの平均中性子発生数は２個以上とすることが可能であ
り、発生する中性子の１個を連鎖反応の維持に使用し、
残りの１個をＵ−２３８等の親物質に吸収させて核分裂
性物質を効率的に生成することが可能である。この核分
裂性物質の生成と消滅の比率が１以上であれば燃料の増
殖となり、資源エネルギの確保の点から望ましい結果が
期待される。
割合が小さいため、捕獲による効果を含めても吸収当た
りの平均中性子発生数は２個以上とすることが可能であ
り、発生する中性子の１個を連鎖反応の維持に使用し、
残りの１個をＵ−２３８等の親物質に吸収させて核分裂
性物質を効率的に生成することが可能である。この核分
裂性物質の生成と消滅の比率が１以上であれば燃料の増
殖となり、資源エネルギの確保の点から望ましい結果が
期待される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水冷却
型原子炉では水の燃料に対する割合が大きく、中性子は
低エネルギであるため増殖できず、核分裂性物質の生成
と消滅の比率（増殖比と称する。なお、この比が１以下
であれば、転換比と称しているが本明細書では簡単にす
べて増殖比と称する。）が、１以下（０．５程度）の値
となっていた。このため増殖炉であれば原理的には１０
０％熱エネルギに変換できるウラン資源の１％程度が利
用できるに過ぎなかった。
型原子炉では水の燃料に対する割合が大きく、中性子は
低エネルギであるため増殖できず、核分裂性物質の生成
と消滅の比率（増殖比と称する。なお、この比が１以下
であれば、転換比と称しているが本明細書では簡単にす
べて増殖比と称する。）が、１以下（０．５程度）の値
となっていた。このため増殖炉であれば原理的には１０
０％熱エネルギに変換できるウラン資源の１％程度が利
用できるに過ぎなかった。
【０００５】但し、高エネルギスペクトルとすると、従
来の大型高速炉のように冷却材の沸騰による反応度（ボ
イド反応度）が正となる可能性がある。水冷却型原子炉
では炉心の安定性や安全性の観点でボイド反応度は負の
値にすることが重要である。
来の大型高速炉のように冷却材の沸騰による反応度（ボ
イド反応度）が正となる可能性がある。水冷却型原子炉
では炉心の安定性や安全性の観点でボイド反応度は負の
値にすることが重要である。
【０００６】なお従来、燃料バンドル中に水ロッドを配
置し、炉心出力の平坦化を図る技術が知られているが、
水ロッド中では冷却材が全て液相で流動し、増殖比を増
大させること、およびボイド反応度を負とすることには
特に寄与しない。
置し、炉心出力の平坦化を図る技術が知られているが、
水ロッド中では冷却材が全て液相で流動し、増殖比を増
大させること、およびボイド反応度を負とすることには
特に寄与しない。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、増殖比を増大させ、同時にボイド反応度を
負とする水冷却型原子炉においてその性能を向上させた
燃料集合体を提供する事を目的とする。
ものであり、増殖比を増大させ、同時にボイド反応度を
負とする水冷却型原子炉においてその性能を向上させた
燃料集合体を提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、水冷却型原子炉に装荷され
て炉心を構成する燃料集合体であって、核分裂性物質を
装荷した複数の縦長な燃料ロッドを格子状に配列して一
体化した燃料バンドルと、この燃料バンドルを囲むチャ
ンネルボックスとを備えたものにおいて、前記燃料バン
ドル内に、縦長管状で内部に冷却材が流通し得るととも
に、流通する冷却材を炉心出力によって蒸気化する設定
としたボイドロッドを設けたことを特徴とする燃料集合
体を提供する。
めに、請求項１の発明では、水冷却型原子炉に装荷され
て炉心を構成する燃料集合体であって、核分裂性物質を
装荷した複数の縦長な燃料ロッドを格子状に配列して一
体化した燃料バンドルと、この燃料バンドルを囲むチャ
ンネルボックスとを備えたものにおいて、前記燃料バン
ドル内に、縦長管状で内部に冷却材が流通し得るととも
に、流通する冷却材を炉心出力によって蒸気化する設定
としたボイドロッドを設けたことを特徴とする燃料集合
体を提供する。
【０００９】請求項２の発明では、請求項１記載の燃料
集合体において、ボイドロッドは、中性子吸収またはガ
ンマ線吸収によって発熱する材料によって構成したこと
を特徴とする燃料集合体を提供する。
集合体において、ボイドロッドは、中性子吸収またはガ
ンマ線吸収によって発熱する材料によって構成したこと
を特徴とする燃料集合体を提供する。
【００１０】請求項３の発明では、請求項１または２記
載の燃料集合体において、ボイドロッドの内面に、中性
子吸収またはガンマ線吸収によって発熱する発熱体を添
装したことを特徴とする燃料集合体を提供する。
載の燃料集合体において、ボイドロッドの内面に、中性
子吸収またはガンマ線吸収によって発熱する発熱体を添
装したことを特徴とする燃料集合体を提供する。
【００１１】請求項４の発明では、請求項１から３まで
のいずれかに記載の燃料集合体において、ボイドロッド
は外壁となるボイドロッド本体とその内部に配置した缶
状体とによって二重壁構造とし、その二重壁間の環状空
間を冷却材流路とするとともに、内壁となる前記缶状体
を密封構造としてその内部空間を真空状態またはガス充
填状態としたことを特徴とする燃料集合体を提供する。
のいずれかに記載の燃料集合体において、ボイドロッド
は外壁となるボイドロッド本体とその内部に配置した缶
状体とによって二重壁構造とし、その二重壁間の環状空
間を冷却材流路とするとともに、内壁となる前記缶状体
を密封構造としてその内部空間を真空状態またはガス充
填状態としたことを特徴とする燃料集合体を提供する。
【００１２】請求項５の発明では、請求項４記載の燃料
集合体において、缶状体は、中性子吸収またはガンマ線
吸収によって発熱する材料によって構成したことを特徴
とする燃料集合体を提供する。
集合体において、缶状体は、中性子吸収またはガンマ線
吸収によって発熱する材料によって構成したことを特徴
とする燃料集合体を提供する。
【００１３】請求項６の発明では、請求項４または５記
載の燃料集合体において、缶状体の外面に、中性子吸収
またはガンマ線吸収によって発熱する発熱体を添装した
ことを特徴とする燃料集合体を提供する。
載の燃料集合体において、缶状体の外面に、中性子吸収
またはガンマ線吸収によって発熱する発熱体を添装した
ことを特徴とする燃料集合体を提供する。
【００１４】請求項７の発明では、請求項１から６まで
のいずれかに記載の燃料集合体において、ボイドロッド
の下部に中性子吸収またはガンマ線吸収によって発熱す
る発熱体を設けたことを特徴とする燃料集合体を提供す
る。
のいずれかに記載の燃料集合体において、ボイドロッド
の下部に中性子吸収またはガンマ線吸収によって発熱す
る発熱体を設けたことを特徴とする燃料集合体を提供す
る。
【００１５】請求項８の発明では、請求項１から７まで
のいずれかに記載の燃料集合体において、ボイドロッド
は、定格運転時における燃料集合体流路を流れる冷却材
中の蒸気発生位置以上の高さ位置に冷却材流入口を有す
ることを特徴とする燃料集合体を提供する。
のいずれかに記載の燃料集合体において、ボイドロッド
は、定格運転時における燃料集合体流路を流れる冷却材
中の蒸気発生位置以上の高さ位置に冷却材流入口を有す
ることを特徴とする燃料集合体を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料集合体の
実施形態について、図面を参照して説明する。
実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】第１実施形態（図１〜図５） 図１は、本発明の第１実施形態による燃料集合体の横断
面図である。この図１に示すように、本実施形態の燃料
集合体１は、Ｕ−２３８を含む核分裂性物質を装荷した
複数の縦長な燃料ロッド２を格子状に配列し、図示しな
い上下タイプレートおよびスペーサ等によって一体化す
ることにより燃料バンドル３を構成し、この燃料バンド
ル３をチャンネルボックス４によって囲み、例えば横断
面六角形の縦長な構成とし、水冷却型原子炉に装荷され
て炉心を構成するようにしている。この燃料集合体１に
おいて、本実施形態では燃料バンドル３の中心位置に、
燃料ロッド２と略同一長さで例えば横断面六角形をなす
１本の縦長管状のボイドロッド５が配置されている。
面図である。この図１に示すように、本実施形態の燃料
集合体１は、Ｕ−２３８を含む核分裂性物質を装荷した
複数の縦長な燃料ロッド２を格子状に配列し、図示しな
い上下タイプレートおよびスペーサ等によって一体化す
ることにより燃料バンドル３を構成し、この燃料バンド
ル３をチャンネルボックス４によって囲み、例えば横断
面六角形の縦長な構成とし、水冷却型原子炉に装荷され
て炉心を構成するようにしている。この燃料集合体１に
おいて、本実施形態では燃料バンドル３の中心位置に、
燃料ロッド２と略同一長さで例えば横断面六角形をなす
１本の縦長管状のボイドロッド５が配置されている。
【００１８】図２は、このボイドロッド５を示す縦断面
図である。この図２に示すように、ボイドロッド５は周
壁５ａおよび上下端壁５ｂ，５ｃを有し、周壁５ａの下
端部近傍に冷却材流入口６が形成され、また周壁５ａの
上端部近傍に冷却材流出口７が形成されている。そし
て、炉心内を上昇流として流れる冷却材がボイドロッド
５の冷却材流入口６から内部に流入し、ボイドロッド５
内で上昇した後、冷却材流出口７から流出するようにな
っている。このボイドロッド５の内容積、および横断面
積、ならびに冷却材流入口６および冷却材流出口７の高
さ、形状および開口面積等の設定により、冷却材流入口
６からボイドロッド５内に流入した冷却材が上昇流とな
って流れる間に、炉心出力によって蒸気化され、ボイド
となって冷却材流出口７から排出されるようになってい
る。なお、ボイドロッドは、中性子吸収またはガンマ線
吸収によって発熱する材料、例えばハフニウムまたはス
テンレス鋼によって構成されている。
図である。この図２に示すように、ボイドロッド５は周
壁５ａおよび上下端壁５ｂ，５ｃを有し、周壁５ａの下
端部近傍に冷却材流入口６が形成され、また周壁５ａの
上端部近傍に冷却材流出口７が形成されている。そし
て、炉心内を上昇流として流れる冷却材がボイドロッド
５の冷却材流入口６から内部に流入し、ボイドロッド５
内で上昇した後、冷却材流出口７から流出するようにな
っている。このボイドロッド５の内容積、および横断面
積、ならびに冷却材流入口６および冷却材流出口７の高
さ、形状および開口面積等の設定により、冷却材流入口
６からボイドロッド５内に流入した冷却材が上昇流とな
って流れる間に、炉心出力によって蒸気化され、ボイド
となって冷却材流出口７から排出されるようになってい
る。なお、ボイドロッドは、中性子吸収またはガンマ線
吸収によって発熱する材料、例えばハフニウムまたはス
テンレス鋼によって構成されている。
【００１９】図３および図４は、冷却材のボイド状態を
示す説明図であり、図３は低出力時の状態を示し、図４
は高出力時の状態を示している。これらの図に示すよう
に、冷却材流入口６からボイドロッド５内に流入した冷
却材８は初めは液相８ａであるが、ガンマ線などの放射
線により発熱して蒸気化して気泡８ｂとなり、ボイドロ
ッド５の上側部分では全て蒸気８ｃとなる。この場合、
発熱量は炉心の出力によって変化するため、低出力時は
図３に示すように、気液境界９が例えばボイドロッド５
の高さ方向略中間位置であるが、高出力時には図４に示
すように気液境界９が下方に移動する状態となり、ボイ
ドロッド５内部のボイド割合が上昇する。従って、この
空間を通過する中性子を反射させる効果が減少し、中性
子の漏洩が増加するため、ボイド反応度を低減すること
ができる。また、冷却材８の空間に占める割合を設定す
ることにより、燃料ロッド内のＵ２３８の増殖比を増加
させることができる。さらに、ボイドロッド５をハフニ
ウム、ステンレス鋼等の中性子吸収による発熱性材料で
構成したことにより、ボイドロッド５の内部を流れる冷
却材への熱の供給が増加され、ボイド化をより容易にす
ることができる。
示す説明図であり、図３は低出力時の状態を示し、図４
は高出力時の状態を示している。これらの図に示すよう
に、冷却材流入口６からボイドロッド５内に流入した冷
却材８は初めは液相８ａであるが、ガンマ線などの放射
線により発熱して蒸気化して気泡８ｂとなり、ボイドロ
ッド５の上側部分では全て蒸気８ｃとなる。この場合、
発熱量は炉心の出力によって変化するため、低出力時は
図３に示すように、気液境界９が例えばボイドロッド５
の高さ方向略中間位置であるが、高出力時には図４に示
すように気液境界９が下方に移動する状態となり、ボイ
ドロッド５内部のボイド割合が上昇する。従って、この
空間を通過する中性子を反射させる効果が減少し、中性
子の漏洩が増加するため、ボイド反応度を低減すること
ができる。また、冷却材８の空間に占める割合を設定す
ることにより、燃料ロッド内のＵ２３８の増殖比を増加
させることができる。さらに、ボイドロッド５をハフニ
ウム、ステンレス鋼等の中性子吸収による発熱性材料で
構成したことにより、ボイドロッド５の内部を流れる冷
却材への熱の供給が増加され、ボイド化をより容易にす
ることができる。
【００２０】なお、本実施形態では、燃料集合体１の横
断面を六角形としたが、この燃料集合体１の形状は特に
限定されるものではなく、例えば横断面が正方形をなす
燃料集合体としてもよいことは勿論である。
断面を六角形としたが、この燃料集合体１の形状は特に
限定されるものではなく、例えば横断面が正方形をなす
燃料集合体としてもよいことは勿論である。
【００２１】第２実施形態（図５） 図５は本発明に係る燃料集合体の第２実施形態によるボ
イドロッドを示す縦断面図である。
イドロッドを示す縦断面図である。
【００２２】この図５に示すように、本実施形態では、
ボイドロッド５の下部内面に、中性子吸収またはガンマ
線吸収によって発熱する材料、例えばハフニウムまたは
ステンレス鋼によって構成された発熱体１０が添装され
ている。
ボイドロッド５の下部内面に、中性子吸収またはガンマ
線吸収によって発熱する材料、例えばハフニウムまたは
ステンレス鋼によって構成された発熱体１０が添装され
ている。
【００２３】このような構成によっても、第１実施形態
と同様に、増殖比を増大させ、同時にボイド反応度を負
とすることが可能であり、特に本実施形態ではボイドロ
ッド５の下部内面にハフニウム、ステンレス鋼等の中性
子吸収による発熱体１０を添装したことにより、ボイド
ロッド５の内部を流れる冷却材への熱の供給が一層増加
され、ボイド化がさらに容易となる。
と同様に、増殖比を増大させ、同時にボイド反応度を負
とすることが可能であり、特に本実施形態ではボイドロ
ッド５の下部内面にハフニウム、ステンレス鋼等の中性
子吸収による発熱体１０を添装したことにより、ボイド
ロッド５の内部を流れる冷却材への熱の供給が一層増加
され、ボイド化がさらに容易となる。
【００２４】第３実施形態（図６、図７） 図６は、本発明に係る燃料集合体の第３実施形態による
ボイドロッドを示す縦断面図であり、図７はその作用説
明図である。
ボイドロッドを示す縦断面図であり、図７はその作用説
明図である。
【００２５】この図６に示すように、本実施形態では、
ボイドロッド５が外壁となるボイドロッド本体１１と、
その内部に配置した缶状体１２とによって二重壁構造と
されている。これにより、二重壁間の環状空間が冷却材
流路１３とされている。また、内壁となる缶状体１２は
密封構造とされ、その内部空間１４は真空状態、または
ヘリウムガス等の不活性ガスを充填した状態となってい
る。なお、缶状体１２は、中性子吸収またはガンマ線吸
収によって発熱するハフニウムまたはステンレス鋼等の
材料によって構成されている。他の構成は第１実施形態
と略同様である。
ボイドロッド５が外壁となるボイドロッド本体１１と、
その内部に配置した缶状体１２とによって二重壁構造と
されている。これにより、二重壁間の環状空間が冷却材
流路１３とされている。また、内壁となる缶状体１２は
密封構造とされ、その内部空間１４は真空状態、または
ヘリウムガス等の不活性ガスを充填した状態となってい
る。なお、缶状体１２は、中性子吸収またはガンマ線吸
収によって発熱するハフニウムまたはステンレス鋼等の
材料によって構成されている。他の構成は第１実施形態
と略同様である。
【００２６】このような第３実施形態の構成によると、
第１実施形態と同様に、増殖比を増大させ、同時にボイ
ド反応度を負とすることが可能であることは勿論である
が、ボイドロッド５の内部に缶状体１２を設けて二重壁
間の環状空間を冷却材流路１３としたことにより、中性
子の減速材としても機能する冷却材の空間に占める割合
を減少させることができ、増殖比をさらに増加させるこ
とができる。
第１実施形態と同様に、増殖比を増大させ、同時にボイ
ド反応度を負とすることが可能であることは勿論である
が、ボイドロッド５の内部に缶状体１２を設けて二重壁
間の環状空間を冷却材流路１３としたことにより、中性
子の減速材としても機能する冷却材の空間に占める割合
を減少させることができ、増殖比をさらに増加させるこ
とができる。
【００２７】また、ボイドロッド５の内部を流れる冷却
材の流路が狭まるため、図３および図４に気液境界９と
して示したような明確な水位は現れなくなるが、図７に
示したように、ボイドロッド本体１１と缶状体１２との
間の冷却材流路１２のボイド率が低出力時に比べて高出
力時に増加するため、高出力時に中性子の漏洩割合を増
加させることができ、ボイド反応度も低減することがで
きる。
材の流路が狭まるため、図３および図４に気液境界９と
して示したような明確な水位は現れなくなるが、図７に
示したように、ボイドロッド本体１１と缶状体１２との
間の冷却材流路１２のボイド率が低出力時に比べて高出
力時に増加するため、高出力時に中性子の漏洩割合を増
加させることができ、ボイド反応度も低減することがで
きる。
【００２８】第４実施形態（図８） 図８は本発明に係る燃料集合体の第４実施形態によるボ
イドロッドを示す縦断面図である。
イドロッドを示す縦断面図である。
【００２９】この図８に示すように、本実施形態では、
ボイドロッド本体１１の下部内面の缶状体１２周囲位置
に、中性子吸収またはガンマ線吸収によって発熱する材
料、例えばハフニウムまたはステンレス鋼によって構成
された発熱体１５が添装されている。他の構成は図６で
示した第３実施形態と略同様である。
ボイドロッド本体１１の下部内面の缶状体１２周囲位置
に、中性子吸収またはガンマ線吸収によって発熱する材
料、例えばハフニウムまたはステンレス鋼によって構成
された発熱体１５が添装されている。他の構成は図６で
示した第３実施形態と略同様である。
【００３０】このような構成によっても、第３実施形態
と同様に、増殖比を増大させ、同時にボイド反応度を負
とすることが可能であり、特に本実施形態ではボイドロ
ッド本体１１の下部内面にハフニウム、ステンレス鋼等
の中性子吸収による発熱体１１５を添装したことによ
り、ボイドロッド５の内部を流れる冷却材への熱の供給
が一層増加され、ボイド化がさらに容易となる。
と同様に、増殖比を増大させ、同時にボイド反応度を負
とすることが可能であり、特に本実施形態ではボイドロ
ッド本体１１の下部内面にハフニウム、ステンレス鋼等
の中性子吸収による発熱体１１５を添装したことによ
り、ボイドロッド５の内部を流れる冷却材への熱の供給
が一層増加され、ボイド化がさらに容易となる。
【００３１】なお、本実施形態においては、ボイドロッ
ド本体１１の下部内面に発熱体１４を添装したが、缶状
体１２の下部内外面に添装してもよい。
ド本体１１の下部内面に発熱体１４を添装したが、缶状
体１２の下部内外面に添装してもよい。
【００３２】第５実施形態（図９、図１０） 図９は、本発明に係る燃料集合体の第５実施形態による
ボイドロッドの縦断面およびその作用説明のための図で
あり、図１０は図９に示したボイドロッド部分の一部を
拡大して示す図である。
ボイドロッドの縦断面およびその作用説明のための図で
あり、図１０は図９に示したボイドロッド部分の一部を
拡大して示す図である。
【００３３】本実施形態は基本的に、図６で示した第２
実施形態と略同様であるが、図９に示すように、ボイド
ロッド５の下端部よりも上側の位置に冷却材流入口６が
開口している。この冷却材流入口６の位置は、定格運転
時におけるボイドロッド５周囲の燃料集合体流路を流れ
る冷却材中の蒸気発生位置以上の高さ位置に設定したも
のである。すなわち、図９に示すように、ボイドロッド
５の冷却材流入口６は、炉心の定格運転時に燃料集合体
流路を流れる冷却材のクオリティが０以上の位置に設け
られている。なお、図中クオリティが負の領域が存在し
ているが、これはサブクール状態を表すものである。
実施形態と略同様であるが、図９に示すように、ボイド
ロッド５の下端部よりも上側の位置に冷却材流入口６が
開口している。この冷却材流入口６の位置は、定格運転
時におけるボイドロッド５周囲の燃料集合体流路を流れ
る冷却材中の蒸気発生位置以上の高さ位置に設定したも
のである。すなわち、図９に示すように、ボイドロッド
５の冷却材流入口６は、炉心の定格運転時に燃料集合体
流路を流れる冷却材のクオリティが０以上の位置に設け
られている。なお、図中クオリティが負の領域が存在し
ているが、これはサブクール状態を表すものである。
【００３４】このような構成によれば、ボイドロッド５
内部へ流入する冷却材のエンタルピが飽和エンタルピ以
上となり、ボイドロッド５内部での冷却材のボイド化が
さらに容易に行われるようになる。
内部へ流入する冷却材のエンタルピが飽和エンタルピ以
上となり、ボイドロッド５内部での冷却材のボイド化が
さらに容易に行われるようになる。
【００３５】なお、冷却材流入口６の位置が高所となっ
たことで、冷却材流入口６の下方の冷却材流路１３では
流れが澱む可能性がある。そこで、本実施形態では図９
および図１０に示すように、冷却材流入口６の下方位置
の冷却材流路１３部分に流れ規制壁１６を設けてもよ
い。このような構成にすることによって、図９に矢印で
示すように、冷却材８を一旦下方に導いてから上昇流と
することで、ボイドロッド５の下部に冷却材が澱むこと
を防止できる。
たことで、冷却材流入口６の下方の冷却材流路１３では
流れが澱む可能性がある。そこで、本実施形態では図９
および図１０に示すように、冷却材流入口６の下方位置
の冷却材流路１３部分に流れ規制壁１６を設けてもよ
い。このような構成にすることによって、図９に矢印で
示すように、冷却材８を一旦下方に導いてから上昇流と
することで、ボイドロッド５の下部に冷却材が澱むこと
を防止できる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明の燃料集合体によ
れば、水冷却型原子炉における増殖比を増大することが
でき、ウラン資源の利用率を従来に比して大幅に増大で
きるのみならず、従来の燃料集合体を使用した炉心の径
方向サイズと同等の大きさで、ボイド反応度を負の値に
することができるため、環境保護、安全性および経済性
等が同時に満足できるという多大な効果が奏される。
れば、水冷却型原子炉における増殖比を増大することが
でき、ウラン資源の利用率を従来に比して大幅に増大で
きるのみならず、従来の燃料集合体を使用した炉心の径
方向サイズと同等の大きさで、ボイド反応度を負の値に
することができるため、環境保護、安全性および経済性
等が同時に満足できるという多大な効果が奏される。
【図１】本発明の第１実施形態による燃料集合体の横断
面図。
面図。
【図２】前記実施形態のボイドロッドを示す縦断面図。
【図３】前記実施形態における冷却材のボイド状態を示
す説明図で、低出力時の状態を示す。
す説明図で、低出力時の状態を示す。
【図４】前記実施形態における冷却材のボイド状態を示
す説明図で、高出力時の状態を示す。
す説明図で、高出力時の状態を示す。
【図５】本発明に係る燃料集合体の第２実施形態による
ボイドロッドを示す縦断面図。
ボイドロッドを示す縦断面図。
【図６】本発明に係る燃料集合体の第３実施形態による
ボイドロッドを示す縦断面図。
ボイドロッドを示す縦断面図。
【図７】前記第３実施形態の作用説明図。
【図８】本発明に係る燃料集合体の第４実施形態による
ボイドロッドを示す縦断面図。
ボイドロッドを示す縦断面図。
【図９】本発明に係る燃料集合体の第５実施形態による
ボイドロッド縦断面およびその作用説明図。
ボイドロッド縦断面およびその作用説明図。
【図１０】図９に示したボイドロッド部分の一部を示す
拡大図。
拡大図。
１ 燃料集合体 ２ 燃料ロッド ３ 燃料バンドル ４ チャンネルボックス ５ ボイドロッド ５ａ 周壁 ５ｂ，５ｃ 上下端壁 ６ 冷却材流入口 ７ 冷却材流出口 ８ 冷却材 ８ａ 液相 ８ｂ 気泡 ８ｃ 蒸気 ９ 気液境界 １０ 発熱体 １１ ボイドロッド本体 １２ 缶状体 １３ 冷却材流路 １４ 内部空間 １５ 発熱体 １６ 流れ規制壁
Claims (8)
- 【請求項１】 水冷却型原子炉に装荷されて炉心を構成
する燃料集合体であって、核分裂性物質を装荷した複数
の縦長な燃料ロッドを格子状に配列して一体化した燃料
バンドルと、この燃料バンドルを囲むチャンネルボック
スとを備えたものにおいて、前記燃料バンドル内に、縦
長管状で内部に冷却材が流通し得るとともに、流通する
冷却材を炉心出力によって蒸気化する設定としたボイド
ロッドを設けたことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料集合体において、ボ
イドロッドは、中性子吸収またはガンマ線吸収によって
発熱する材料によって構成したことを特徴とする燃料集
合体。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の燃料集合体にお
いて、ボイドロッドの内面に、中性子吸収またはガンマ
線吸収によって発熱する発熱体を添装したことを特徴と
する燃料集合体。 - 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
燃料集合体において、ボイドロッドは外壁となるボイド
ロッド本体とその内部に配置した缶状体とによって二重
壁構造とし、その二重壁間の環状空間を冷却材流路とす
るとともに、内壁となる前記缶状体を密封構造としてそ
の内部空間を真空状態またはガス充填状態としたことを
特徴とする燃料集合体。 - 【請求項５】 請求項４記載の燃料集合体において、缶
状体は、中性子吸収またはガンマ線吸収によって発熱す
る材料によって構成したことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項６】 請求項４または５記載の燃料集合体にお
いて、缶状体の外面に、中性子吸収またはガンマ線吸収
によって発熱する発熱体を添装したことを特徴とする燃
料集合体。 - 【請求項７】 請求項１から６までのいずれかに記載の
燃料集合体において、ボイドロッドの下部に中性子吸収
またはガンマ線吸収によって発熱する発熱体を設けたこ
とを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項８】 請求項１から７までのいずれかに記載の
燃料集合体において、ボイドロッドは、定格運転時にお
ける燃料集合体流路を流れる冷却材中の蒸気発生位置以
上の高さ位置に冷却材流入口を有することを特徴とする
燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16265998A JP4028088B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16265998A JP4028088B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11352271A true JPH11352271A (ja) | 1999-12-24 |
| JP4028088B2 JP4028088B2 (ja) | 2007-12-26 |
Family
ID=15758844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16265998A Expired - Fee Related JP4028088B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4028088B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055188A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-20 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
| JP2009020121A (ja) * | 2008-10-14 | 2009-01-29 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
| JP2012211798A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体 |
-
1998
- 1998-06-10 JP JP16265998A patent/JP4028088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055188A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-20 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
| JP2009020121A (ja) * | 2008-10-14 | 2009-01-29 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
| JP2012211798A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4028088B2 (ja) | 2007-12-26 |
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