JPS58129385A - 沸騰水形原子炉用燃料集合体 - Google Patents
沸騰水形原子炉用燃料集合体Info
- Publication number
- JPS58129385A JPS58129385A JP57012821A JP1282182A JPS58129385A JP S58129385 A JPS58129385 A JP S58129385A JP 57012821 A JP57012821 A JP 57012821A JP 1282182 A JP1282182 A JP 1282182A JP S58129385 A JPS58129385 A JP S58129385A
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- Japan
- Prior art keywords
- assembly
- fuel
- fuel rods
- boiling water
- outermost
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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)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は原子炉の運転停止時の反応度を低く抑えること
ができる沸騰水形原子炉用燃料集合体舊二関する。
ができる沸騰水形原子炉用燃料集合体舊二関する。
沸騰水形原子炉は、第1図(=示す如く原子炉圧力容器
1の中心部に多数の燃料集合体2を装萄して炉心Iを構
成している。また圧力容s1の内部には冷却水4が炉心
3の上方まで収容されている。また、圧力容器1内の上
部には気水分離器5及び蒸気乾燥器Iが収容されている
。
1の中心部に多数の燃料集合体2を装萄して炉心Iを構
成している。また圧力容s1の内部には冷却水4が炉心
3の上方まで収容されている。また、圧力容器1内の上
部には気水分離器5及び蒸気乾燥器Iが収容されている
。
ざらに圧力容量Jの周壁上部には主蒸気出口ノズル7、
その下方には給水入口ノズル1が設けられている。
その下方には給水入口ノズル1が設けられている。
前記燃料集合体2は、12図及び1113図に示す如く
角筒状のチャンネル9内に多数の燃料棒1#をマトリッ
クス状(通常8×8本)!=配列し、それらの上下端を
上部タイグレート11及び下部タイプレート11により
支持し、かつ上下タイプレート11,11間の複数箇所
をス(−サIJにて支持することにより燃料棒10・−
相互の間隔を一定に保つように構成されている。
角筒状のチャンネル9内に多数の燃料棒1#をマトリッ
クス状(通常8×8本)!=配列し、それらの上下端を
上部タイグレート11及び下部タイプレート11により
支持し、かつ上下タイプレート11,11間の複数箇所
をス(−サIJにて支持することにより燃料棒10・−
相互の間隔を一定に保つように構成されている。
前記各燃料棒1−は%第4図に示す如く被覆管14の内
部こ多数の円柱状(レットJj−・を積重ね、上方より
ばね1−で押えて封入した構成のもので、各ベレット1
5は酸化ウランの粉末を焼結して一定形状に形成される
。
部こ多数の円柱状(レットJj−・を積重ね、上方より
ばね1−で押えて封入した構成のもので、各ベレット1
5は酸化ウランの粉末を焼結して一定形状に形成される
。
って発生した蒸気を気水分離器l及び蒸気乾燥器lを通
して主蒸気出口ノズルiより発電所のターー〕駆動用と
して取出す、またターーンを通過した蒸気は復水器で冷
却液化され、冷却水4として再び給水入口ノズル1より
圧力容器1内へ供給される。
して主蒸気出口ノズルiより発電所のターー〕駆動用と
して取出す、またターーンを通過した蒸気は復水器で冷
却液化され、冷却水4として再び給水入口ノズル1より
圧力容器1内へ供給される。
Igs図は原子炉運転時に震ける各燃料集合体lの熱中
性子束分布を示すもので、集会体外周部は多量の冷却水
4砿:接するため熱中性子束−は高く、逆に集合体中央
部では低くなっている。
性子束分布を示すもので、集会体外周部は多量の冷却水
4砿:接するため熱中性子束−は高く、逆に集合体中央
部では低くなっている。
一方、原子炉運転時における燃料集合体2の水平断面に
おける各所の出力Pは、$5図に示す如くほぼ一様の分
布となるようにすることが望ましい、そこで出力Pが熱
中性子束φと核分裂断面積Σfとの積CX1−・Φ)と
して求められることから、燃料集合体2の核分裂断面積
Xtを第5図の如く集合体外周部で低く、中央部で高く
なるようにして、燃料集合体各所の出力Pがほぼ一定と
なるようにしている。このように運転時の出力分布は核
分裂断面積Itにより調整を図ることができるものであ
るが、さらに被分裂断面積ΣIはウラン濃縮度により変
化する。
おける各所の出力Pは、$5図に示す如くほぼ一様の分
布となるようにすることが望ましい、そこで出力Pが熱
中性子束φと核分裂断面積Σfとの積CX1−・Φ)と
して求められることから、燃料集合体2の核分裂断面積
Xtを第5図の如く集合体外周部で低く、中央部で高く
なるようにして、燃料集合体各所の出力Pがほぼ一定と
なるようにしている。このように運転時の出力分布は核
分裂断面積Itにより調整を図ることができるものであ
るが、さらに被分裂断面積ΣIはウラン濃縮度により変
化する。
したがってウラン濃縮度の分布を適当に設定することに
より、燃料集合体各所の運転時における出力をほぼ一定
にすることができる。
より、燃料集合体各所の運転時における出力をほぼ一定
にすることができる。
一方、運転停止時にあっては、無限増倍林ωの低下に伴
ない過減速となるように設計されている。第6図は冷温
時の無限増倍率Kaoの変化を水/ウラン 比をノ臂う
メータとして示したものである。このように設計されて
いるため、運転停止時は温度低下に伴ない蒸気が減少し
、その分冷却水が増量するので水/ウラン比が高くなり
、無限増倍率Kcoが減少して過減速となるのである。
ない過減速となるように設計されている。第6図は冷温
時の無限増倍率Kaoの変化を水/ウラン 比をノ臂う
メータとして示したものである。このように設計されて
いるため、運転停止時は温度低下に伴ない蒸気が減少し
、その分冷却水が増量するので水/ウラン比が高くなり
、無限増倍率Kcoが減少して過減速となるのである。
ところで、燃料集合体2は多数の燃料棒10中に1〜2
本のクォータ・ロッド/1・・・を混在させている。こ
のようなりオーク・ロッド11をたとえば4本用意し、
それらを燃料集合体1の各所に配置して、ウォータ・ロ
ッド11・−の位置と無限増倍率Ka5との関係を調べ
たところ第7図の結果を得た。すなわちクォータ・ロッ
ド11−を集合体の中央部に配置したとき(第7図GA
))無限増倍率にψは最も高く、(ロ)、0と順次外周
部へ近づけていくにしたがって低下し。
本のクォータ・ロッド/1・・・を混在させている。こ
のようなりオーク・ロッド11をたとえば4本用意し、
それらを燃料集合体1の各所に配置して、ウォータ・ロ
ッド11・−の位置と無限増倍率Ka5との関係を調べ
たところ第7図の結果を得た。すなわちクォータ・ロッ
ド11−を集合体の中央部に配置したとき(第7図GA
))無限増倍率にψは最も高く、(ロ)、0と順次外周
部へ近づけていくにしたがって低下し。
最外周部の何で最も低下す4しかも外周部に寄せるにし
たがってその低下の度合が顕著になることが判明した。
たがってその低下の度合が顕著になることが判明した。
このことから同一本数のクォータ・ロッド11・・・を
使用して無限増倍−1をできる限り低く抑えるためには
集合体外周部、特に四隅部に配置するのが最も効果的で
あることが分る。
使用して無限増倍−1をできる限り低く抑えるためには
集合体外周部、特に四隅部に配置するのが最も効果的で
あることが分る。
本発明は以上の検討結果にもとづきなされたもので、運
転停止時の反応度を従来より低く抑えることができる沸
騰水形原子炉用燃料集合体を提供することを目的とする
。
転停止時の反応度を従来より低く抑えることができる沸
騰水形原子炉用燃料集合体を提供することを目的とする
。
本発明に係る燃料集合体は、集合体外周部の少なくとも
一部の燃料棒収容領域のウラン収容量を、全燃料棒収容
領域のウラン収容量平均値より少量としたことを特徴と
する。
一部の燃料棒収容領域のウラン収容量を、全燃料棒収容
領域のウラン収容量平均値より少量としたことを特徴と
する。
なお、ここで燃料棒収容領域とは
XL
ただし、8はチャンネル内部の横断面積りは燃料棒内の
ペレット収容部の長 さ Nはチャンネル内に収容可能な燃料 棒の本数 をいうものとする。
ペレット収容部の長 さ Nはチャンネル内に収容可能な燃料 棒の本数 をいうものとする。
以上のような構成にすると、集合体外周部のウラン量の
減少により、第7図の結果から明らかなように、最も効
果的に無限増倍率KaDを低下させることができる。
減少により、第7図の結果から明らかなように、最も効
果的に無限増倍率KaDを低下させることができる。
まず!8図に示す第1実施例について説明する。
図は燃料集合体の横断面を示すもので、角筒状のチャン
ネル101内に多数の燃料棒102・・・がマトリック
ス状(8×8本)に配列されており、最外周部、特に四
隅部に位置する4本の燃料棒161・−を他の燃料棒1
01・・・よりも小径としている。
ネル101内に多数の燃料棒102・・・がマトリック
ス状(8×8本)に配列されており、最外周部、特に四
隅部に位置する4本の燃料棒161・−を他の燃料棒1
01・・・よりも小径としている。
このようにすると、小径の燃料棒1 e !!−・・に
封入されるウラン量は他の燃料棒102・・・より少量
であり、しかも燃料棒101114辺の冷却水が増量し
、水/ウラン比が高くなる。よって運転停止時の無限増
倍率Kaoが低下し、特に四隅部のウラン量を低下させ
たことにより、無限増倍率Kaeの低下の度合は顕著と
なる。
封入されるウラン量は他の燃料棒102・・・より少量
であり、しかも燃料棒101114辺の冷却水が増量し
、水/ウラン比が高くなる。よって運転停止時の無限増
倍率Kaoが低下し、特に四隅部のウラン量を低下させ
たことにより、無限増倍率Kaeの低下の度合は顕著と
なる。
したがって、原子炉の運転停止時の反応度を低く抑える
ことができる。
ことができる。
次に、第9図に示す第2実施例は最外周部、特に四隅部
の燃料棒を欠如したものである。
の燃料棒を欠如したものである。
この場合も集合体四隅部ではウラン量がゼロとなり、水
/クラン比は無限大となるので運転停止時の無限増倍率
Kooが低下し、第1実施例し同様の効果を通ることが
できる。
/クラン比は無限大となるので運転停止時の無限増倍率
Kooが低下し、第1実施例し同様の効果を通ることが
できる。
なお、四隅部の燃料棒を欠如した場合、第10図に示す
第3実施例のようにチャンネル101の四隅部を内側へ
凹ませるようにしてもよい(凹み101ム)。
第3実施例のようにチャンネル101の四隅部を内側へ
凹ませるようにしてもよい(凹み101ム)。
次に、$11図に示す第4実施例は集合体最外周部、特
に四隅部の燃料棒を除き1代りに減速材を封入した減速
材封入管又は冷却水を流通させる中空管104を配置し
たものである。減速材としては、ベリラム(B・)、炭
素(C) 、ジルフニクム・へイドライド(z 、 n
)等を使用する。また中空管としては丸管のみならず角
管としてもよい。
に四隅部の燃料棒を除き1代りに減速材を封入した減速
材封入管又は冷却水を流通させる中空管104を配置し
たものである。減速材としては、ベリラム(B・)、炭
素(C) 、ジルフニクム・へイドライド(z 、 n
)等を使用する。また中空管としては丸管のみならず角
管としてもよい。
この実施例においても集合体四隅部のウラン量がゼロと
なり水/クラン比が増大し、運転停止時の無限増倍率が
低下するので、前記実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
なり水/クラン比が増大し、運転停止時の無限増倍率が
低下するので、前記実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
なお、前記実施例において減速材を封入する代りに中空
ペレット(内部を中空にしたもの又は筒状にしたもの)
、低密度4レツト等を封入して、集合体四隅部のウラン
量を減少させるようにしてもよい。
ペレット(内部を中空にしたもの又は筒状にしたもの)
、低密度4レツト等を封入して、集合体四隅部のウラン
量を減少させるようにしてもよい。
このようにしてもウラン量の減少により〜比が増大する
ので、やはり前記第1〜第4実施例と同様の効果を得る
ことができる。
ので、やはり前記第1〜第4実施例と同様の効果を得る
ことができる。
次に第12図に示す第5実施例は、集合体、最外周部、
特に四隅部の燃料棒・、105を上部のみ小径としたも
のである。
特に四隅部の燃料棒・、105を上部のみ小径としたも
のである。
沸騰水形原子炉では1通常炉心上部にプルトニウム(P
m)が多く蓄積されて曾り、運転停止時には炉心上部
の反応度が炉心下部より高い傾向がある。そこで集合体
四隅部の燃料棒101について、特に上部のみ小径とし
てその部分のりラン量を減少させると、わずかなウラン
の減量により効果的に運転停止時の無限増倍率Kcoを
低下させることができる。
m)が多く蓄積されて曾り、運転停止時には炉心上部
の反応度が炉心下部より高い傾向がある。そこで集合体
四隅部の燃料棒101について、特に上部のみ小径とし
てその部分のりラン量を減少させると、わずかなウラン
の減量により効果的に運転停止時の無限増倍率Kcoを
低下させることができる。
同様の考え方にもとづき、第13図に示す第6実施例の
ように集合体四隅部の燃料棒106の上部のみを欠如し
くすなわち燃料棒1mgを短かくシ)、あるいは図示し
ないが集合体四隅部の燃料棒の上部にはウランの代りに
減速材を封入したり、ウラン燃料を中空(レットや低密
度ペレットとして封入し、ウラン量の減少を図ることに
よっても所期の効果を得ることができる。
ように集合体四隅部の燃料棒106の上部のみを欠如し
くすなわち燃料棒1mgを短かくシ)、あるいは図示し
ないが集合体四隅部の燃料棒の上部にはウランの代りに
減速材を封入したり、ウラン燃料を中空(レットや低密
度ペレットとして封入し、ウラン量の減少を図ることに
よっても所期の効果を得ることができる。
なお本発明は以上の実施例に必ずしも限定されるもので
はない、たとえば従来の燃料集合体では通常、集合体中
央部に1〜2本のクォータ・ロッドを配置しているがこ
のようなりオーク・ロッドは従来通り用いてもよい、ま
た集合体外周部のすべての燃料棒に中空ペレットや低密
度ペレットを封入し、集合体外周部のウラン量をすべて
減少させるようにしてもよい。
はない、たとえば従来の燃料集合体では通常、集合体中
央部に1〜2本のクォータ・ロッドを配置しているがこ
のようなりオーク・ロッドは従来通り用いてもよい、ま
た集合体外周部のすべての燃料棒に中空ペレットや低密
度ペレットを封入し、集合体外周部のウラン量をすべて
減少させるようにしてもよい。
ただし、この場合は装荷ウラン量が減少しすぎないよう
、配慮する必要がある。
、配慮する必要がある。
以上1種々実施例にもとづいて説明したように、本発明
の燃料集合体は、集合体外周部の少なくとも一部の燃料
棒収容領域のウラン収容量を、全燃料棒収容領域のウラ
ン収容量平物値より少量としたものである。
の燃料集合体は、集合体外周部の少なくとも一部の燃料
棒収容領域のウラン収容量を、全燃料棒収容領域のウラ
ン収容量平物値より少量としたものである。
したがって、集合体外周部のウラン量を減少すること1
;より運転停止時の無限増倍率に−を効果的に低下させ
ることができ、これによって運転停止時の反応度を低く
抑えることができ、原子炉の安全性を向上させる・こと
ができる。
;より運転停止時の無限増倍率に−を効果的に低下させ
ることができ、これによって運転停止時の反応度を低く
抑えることができ、原子炉の安全性を向上させる・こと
ができる。
また、Iイド係数を小さくし、原子炉の急激な圧力上外
などの過渡現象を緩和することができるので、この点に
おいても安全性の向上が図られる。
などの過渡現象を緩和することができるので、この点に
おいても安全性の向上が図られる。
第1図は沸騰水形原子炉の概略図、第2図は燃料集合体
の横断面図、第3図は燃料集合体の斜視図、第4図は燃
料棒を一部切欠して示す側面図、第5図は各燃料集合体
の出力分布図、第6図はVウラン比と無限増倍率との関
係を示す図、第7図はクォータ・ロツV位置と無限増倍
率との関係を示す図、第8図は本発明の第1実施例を示
す燃料集合体の横断面図、第9図は第2実施例を示す燃
料集合体の横断面図、第10図は第3実施例を示す燃料
集合体の横断面図。 第11図は第4実施例を示す燃料集合体の横断面図、第
12図は第5実施例を示すもので、@)は燃料集合体の
横断面図、(ロ)はに)のB−B断面図、第13図は第
6実施例を示す燃料取合体の縦断面図である。 101・・・チャンネル、102,1011.106゜
106・・・燃料棒、104・・・減速材封入管又は中
空管。 出−人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1!!! 第2図 第3図 第4図 第5図 ゲウプン比 第7図 (A)(B) (C)CD) つ者−タ・ロッド1イ立置 第8図 第9図 第10図 第11図 第12図 (B) 第13図 特許庁長官 島田春樹 殿 1、事件の表示 特願昭 57−12821 号 2、発明の名称 沸騰水形原子炉用燃料集合体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307) 東京芝浦電気株式会社 4、代理人
の横断面図、第3図は燃料集合体の斜視図、第4図は燃
料棒を一部切欠して示す側面図、第5図は各燃料集合体
の出力分布図、第6図はVウラン比と無限増倍率との関
係を示す図、第7図はクォータ・ロツV位置と無限増倍
率との関係を示す図、第8図は本発明の第1実施例を示
す燃料集合体の横断面図、第9図は第2実施例を示す燃
料集合体の横断面図、第10図は第3実施例を示す燃料
集合体の横断面図。 第11図は第4実施例を示す燃料集合体の横断面図、第
12図は第5実施例を示すもので、@)は燃料集合体の
横断面図、(ロ)はに)のB−B断面図、第13図は第
6実施例を示す燃料取合体の縦断面図である。 101・・・チャンネル、102,1011.106゜
106・・・燃料棒、104・・・減速材封入管又は中
空管。 出−人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1!!! 第2図 第3図 第4図 第5図 ゲウプン比 第7図 (A)(B) (C)CD) つ者−タ・ロッド1イ立置 第8図 第9図 第10図 第11図 第12図 (B) 第13図 特許庁長官 島田春樹 殿 1、事件の表示 特願昭 57−12821 号 2、発明の名称 沸騰水形原子炉用燃料集合体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307) 東京芝浦電気株式会社 4、代理人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 集合体最外肩部の少なくとも一部の燃料棒収
容領域のウラ/収容量を、全燃料棒収容領域のウラン収
容量平均値より少量としたことを特徴とする沸騰水形原
子炉用燃料集合体。 (2) 集合体最外肩部の少なくとも一部の燃料棒を
池の燃料棒より小径としたことを特徴とする特許請求の
IiI!I鶴(1)項記載の沸騰水形原子炉用燃料集合
体。 (3)集合体最外肩部の一部の燃料棒を欠如したことを
特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の沸騰水形原
子炉j@蟻料集会体。 (4)集合体四隅部の燃料棒を欠如して、チャンネルの
四隅部を内側へ凹ませたことを特徴とする特許請求のl
llilg(3)項記−の一勝水原子炉JllI儀am
舎体。 (!S)集合体最外周部の少なくとも一部の燃料棒を減
速材封入管又は冷却水を流通させる中空管電装置き換え
たことを特徴とする特許請求の範囲嬉用項記載の沸騰水
原子−用燃料集舎体。 (6)集合体最外周部の少な(とも一部の燃料棒に封入
されるウランを中空ペレット又は低密度ペレットとした
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の沸騰
水形原子炉用燃料集合体。 (7)集合体最外周部の少なくとも一部の燃料棒の上部
を小径とし、又は欠如したことを特徴とする特許請求の
範111I(11項記載の沸騰水形原子炉用燃料集合体
。 (8)集合体最外周部の少な(とも−一の燃料棒の上部
のウランを欠如したことを特徴とする特許請求の範囲I
I! (1)項記載の沸騰水形原子炉用燃料集合体。 (旬 集合体最外周部の少な(とも一部の燃料棒の上部
に封入されるウラνを中空ペレット又は低密度ペレット
としたこと七特黴とする特許請求のeuall(1)項
記載の**水形原子炉用儒料集舎体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57012821A JPS58129385A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 沸騰水形原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57012821A JPS58129385A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 沸騰水形原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58129385A true JPS58129385A (ja) | 1983-08-02 |
| JPH0376434B2 JPH0376434B2 (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=11816044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57012821A Granted JPS58129385A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 沸騰水形原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58129385A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147295A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | 株式会社東芝 | 燃料集合体 |
| JPS62276493A (ja) * | 1986-05-24 | 1987-12-01 | 株式会社日立製作所 | 核燃料集合体 |
| DE3824082A1 (de) * | 1987-07-18 | 1989-01-26 | Toshiba Kawasaki Kk | Brennstoff-anordnung fuer kernreaktoren |
| US5383229A (en) * | 1992-01-08 | 1995-01-17 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly and reactor core |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP57012821A patent/JPS58129385A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147295A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | 株式会社東芝 | 燃料集合体 |
| JPS62276493A (ja) * | 1986-05-24 | 1987-12-01 | 株式会社日立製作所 | 核燃料集合体 |
| DE3824082A1 (de) * | 1987-07-18 | 1989-01-26 | Toshiba Kawasaki Kk | Brennstoff-anordnung fuer kernreaktoren |
| US5383229A (en) * | 1992-01-08 | 1995-01-17 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly and reactor core |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0376434B2 (ja) | 1991-12-05 |
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