JPS58140676A - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
- Publication number
- JPS58140676A JPS58140676A JP57024052A JP2405282A JPS58140676A JP S58140676 A JPS58140676 A JP S58140676A JP 57024052 A JP57024052 A JP 57024052A JP 2405282 A JP2405282 A JP 2405282A JP S58140676 A JPS58140676 A JP S58140676A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- nuclear fuel
- pellet
- getter
- pellets
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (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】
含まれる新規な核燃料要素に関するものである。
現在、原子炉で使用されている核燃料要素は、核燃料の
燃焼に伴ない生成する核分裂生成ガスによりｓｅｃ破損
（ Ｓｔｒｅｓｓ ＯＯｒｒｏ８１０ｎ Ｏｒ＆Ｏｋｉ
ｔＬｇ 。
燃焼に伴ない生成する核分裂生成ガスによりｓｅｃ破損
（ Ｓｔｒｅｓｓ ＯＯｒｒｏ８１０ｎ Ｏｒ＆Ｏｋｉ
ｔＬｇ 。
応力腐蝕割れ）ゲ起丁という技術的問題点を有しており
、これを阻止すべく前記核分裂生成ガスヶ吸着除去する
ゲッター（Ｆｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ ゲッタ
ー、以下略してｆ．ｐゲツターと配子）を添加すること
が提案されている勺 又、原子炉の稼動率全土げる方法として原子炉の運転期
間ケ長期化することが取り上げられ、このため新燃料を
多数使用して余剰反応度を大きくてることが要求され、
その結果、出力ビーキング及び減速材温度係数の制限条
件を満たすべく、炉心の余剰反応度を制御したり、中性
子束分布を平坦化する目的でＧｄ，ＯＪのような可燃性
毒物（ＢＰＲ）ｋ核燃料物質に添加することが試みられ
ている。
、これを阻止すべく前記核分裂生成ガスヶ吸着除去する
ゲッター（Ｆｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ ゲッタ
ー、以下略してｆ．ｐゲツターと配子）を添加すること
が提案されている勺 又、原子炉の稼動率全土げる方法として原子炉の運転期
間ケ長期化することが取り上げられ、このため新燃料を
多数使用して余剰反応度を大きくてることが要求され、
その結果、出力ビーキング及び減速材温度係数の制限条
件を満たすべく、炉心の余剰反応度を制御したり、中性
子束分布を平坦化する目的でＧｄ，ＯＪのような可燃性
毒物（ＢＰＲ）ｋ核燃料物質に添加することが試みられ
ている。
ところで、これら／． ｔ）ゲッター材あるいは可燃性
毒物の添加は通常、一般的形態としてゲツタ６材添加ペ
レット又は可燃性毒物添加ベレットの型態で核燃料物質
に使用されるか、被覆管内面又は核燃料物質ベレット表
面にｆ．ｐゲツター材を配置した構造あるいはベレット
状のゲツターｋｍ料棒の一部として構成したり、ブレナ
ム空間に挿入する構造として行なわれている。
毒物の添加は通常、一般的形態としてゲツタ６材添加ペ
レット又は可燃性毒物添加ベレットの型態で核燃料物質
に使用されるか、被覆管内面又は核燃料物質ベレット表
面にｆ．ｐゲツター材を配置した構造あるいはベレット
状のゲツターｋｍ料棒の一部として構成したり、ブレナ
ム空間に挿入する構造として行なわれている。
しかＬ前記ゲッター材添加ペレット、ｐＪ燃性毒物添加
ペレットなど添加剤を加えた核燃料物質は、焼結密度の
低下や、結晶粒径の変化など力；起り、原子炉内での燃
料被覆管の機械的相互作用に悪影響を及はし、そのため
、これら添加剤の量７５玉制限されることがあり、一方
被覆管内面又は核燃料物質表面にｆ、ｐゲッター材上配
置した構造にあっては、ｆ、 ｔ）ゲッター材と被覆管
とが反応し、被覆管の機械的な性能を低下させる問題が
あり・更にペレット状のゲッター會燃料棒の一部として
構成したりするようなときは前記ＳＣＣ破損に影響を及
ぼすと思われるヨウ素、セシウムなどの核分裂生成物が
ゲッターに到達する以前に被覆管と反応する可能性があ
り、何れも未だ充分でなく、現在なお効果的な添加形態
に関し検討が続けられている。
ペレットなど添加剤を加えた核燃料物質は、焼結密度の
低下や、結晶粒径の変化など力；起り、原子炉内での燃
料被覆管の機械的相互作用に悪影響を及はし、そのため
、これら添加剤の量７５玉制限されることがあり、一方
被覆管内面又は核燃料物質表面にｆ、ｐゲッター材上配
置した構造にあっては、ｆ、 ｔ）ゲッター材と被覆管
とが反応し、被覆管の機械的な性能を低下させる問題が
あり・更にペレット状のゲッター會燃料棒の一部として
構成したりするようなときは前記ＳＣＣ破損に影響を及
ぼすと思われるヨウ素、セシウムなどの核分裂生成物が
ゲッターに到達する以前に被覆管と反応する可能性があ
り、何れも未だ充分でなく、現在なお効果的な添加形態
に関し検討が続けられている。
本発明は上記の即き現状に着目し、更にその改良を図る
もので、前記添加剤を粉末状又は粒子状として利用する
ことを目的とし、これケ中空状の燃料ペレットと組み合
わせ、その中心部に充填配置せしめることを特徴とする
ものである。
もので、前記添加剤を粉末状又は粒子状として利用する
ことを目的とし、これケ中空状の燃料ペレットと組み合
わせ、その中心部に充填配置せしめることを特徴とする
ものである。
以下、添付図面を参照し、史に本発明を詳述する。
第１図は本発明核燃料要素の実施例であり、図中、（１
）は被覆管、（２）は該被覆管内に装入充填された燃料
ペレット、（３１（４１は前記燃料ペレットの上下両端
に配置された上端、下端の各燃料ペレットを示し、特に
前記中間部の燃料ペレット（２）は中心孔をもつ中空形
状のペレットとなっており、積層充填によって形成され
る連通中心空孔の中心部に本発明の特徴をなア粉末又は
球状粒子からなるｆ、ｐゲッター材、可燃性毒物などの
添加剤（５）が充填されている。
）は被覆管、（２）は該被覆管内に装入充填された燃料
ペレット、（３１（４１は前記燃料ペレットの上下両端
に配置された上端、下端の各燃料ペレットを示し、特に
前記中間部の燃料ペレット（２）は中心孔をもつ中空形
状のペレットとなっており、積層充填によって形成され
る連通中心空孔の中心部に本発明の特徴をなア粉末又は
球状粒子からなるｆ、ｐゲッター材、可燃性毒物などの
添加剤（５）が充填されている。
この添加剤の粉末又は球状粒子は通常、粒径はＩ Ｑ
−２００μｍ程度であり、適宜、通常の手段によって中
空ペレット内へ充填される。
−２００μｍ程度であり、適宜、通常の手段によって中
空ペレット内へ充填される。
この場合、前記充填粉末又は粒子は７．１）ゲッター材
単独、可燃性毒物単独であることも勿論、差支えないが
、更に両者を適当な割合で混合し充填することも可能で
ある。
単独、可燃性毒物単独であることも勿論、差支えないが
、更に両者を適当な割合で混合し充填することも可能で
ある。
例えば’ｒｉｏ、 、 ０ｒ２Ｊ 、 ＦｅＯ等のｆ、
ｔ）ゲッター材を粉末状として充填し、あるいは粉末
状のＧｄ２０ａ等の可燃性毒物を充填すること、又、可
燃性毒物の球形粒子を充填することは何れもその応用例
であり、特に可燃性毒物ケ充填する場合に畔、軸方向の
密度分布が均一になることが望ましいところから球形粒
子として充填する方が粉末状で充填する場合に比しより
有利である。 ／なお、上記充填した添加剤粉末又
は粒子のペレット内部での移動を抑えるため、前記被覆
管内で上下端に装填される燃料ペレット（３１，（４）
には中間の中空ペレットと異なり、通常、中実のベレッ
ト會使用する。又、前記ペレット内部の添加剤の移動抑
止と相俟って被覆管（１１内に装填された燃料ペレット
自体の管内での移動ケ防止することも望ましく、そのた
めコイルスプリング（図示せず）上下端ペレット（３）
上部へ封入し端栓で密封溶接することは更に好適な態様
といえよう。
ｔ）ゲッター材を粉末状として充填し、あるいは粉末
状のＧｄ２０ａ等の可燃性毒物を充填すること、又、可
燃性毒物の球形粒子を充填することは何れもその応用例
であり、特に可燃性毒物ケ充填する場合に畔、軸方向の
密度分布が均一になることが望ましいところから球形粒
子として充填する方が粉末状で充填する場合に比しより
有利である。 ／なお、上記充填した添加剤粉末又
は粒子のペレット内部での移動を抑えるため、前記被覆
管内で上下端に装填される燃料ペレット（３１，（４）
には中間の中空ペレットと異なり、通常、中実のベレッ
ト會使用する。又、前記ペレット内部の添加剤の移動抑
止と相俟って被覆管（１１内に装填された燃料ペレット
自体の管内での移動ケ防止することも望ましく、そのた
めコイルスプリング（図示せず）上下端ペレット（３）
上部へ封入し端栓で密封溶接することは更に好適な態様
といえよう。
かくして以上の即き態様によって本発明核燃料要素が構
成されるが、かかる構成は加圧水型原子炉の燃料要素に
限らず沸騰水型原子炉の燃料要素にも適用可能であり、
ともに有効な添加剤入り燃料要緊ケ得る。ことができる
。
成されるが、かかる構成は加圧水型原子炉の燃料要素に
限らず沸騰水型原子炉の燃料要素にも適用可能であり、
ともに有効な添加剤入り燃料要緊ケ得る。ことができる
。
次に上記の如く中空ペレットの中心孔に粉末状又は球形
粒子状添加剤を充填した構成となした核燃料要素の利点
ン列記する。
粒子状添加剤を充填した構成となした核燃料要素の利点
ン列記する。
（１）燃料の燃焼度が高くなるにつれ、酸化物燃料中に
おいて柱状晶や等軸晶の成長による構造再配列が起り、
結晶粒内に保持されていた核分裂生成ガスが放出される
が、この場合、構造再配列は温度の高い１．燃料中心部
から起り、核分裂生成ガス即ちｆ、 ｐガスも燃料中心
部から放出される。従って本発明において燃料中心部に
ｆ。
おいて柱状晶や等軸晶の成長による構造再配列が起り、
結晶粒内に保持されていた核分裂生成ガスが放出される
が、この場合、構造再配列は温度の高い１．燃料中心部
から起り、核分裂生成ガス即ちｆ、 ｐガスも燃料中心
部から放出される。従って本発明において燃料中心部に
ｆ。
ｐゲッター材を配置することはＳａＣ破損破損上阻止上
に頗る有効である。
に頗る有効である。
（２１燃料ペレット中心部に充填される添加剤は粉末状
又は粒子状であるため比表面積が大きく、反応性に富み
、ゲッター材であるときは／、 ｔ）ゲッターとしての
性能を高める。
又は粒子状であるため比表面積が大きく、反応性に富み
、ゲッター材であるときは／、 ｔ）ゲッターとしての
性能を高める。
（３）可塑性毒物を燃料中心部に配置する場合、燃料中
心部分では添付図面第２図ビ）で示されるように中性子
束が著しく低下する。
心部分では添付図面第２図ビ）で示されるように中性子
束が著しく低下する。
そのため、燃料中心温度が同図（ロ）で図示される如く
低下し全体として燃料要素の安全性が向上する。
低下し全体として燃料要素の安全性が向上する。
（４）前駅の如く、燃料中心部？非核分裂性物質で構成
することにより径方向温度分布を平坦化し、ペレツ、ト
の熱応力破壊および核分裂生成物の放出を抑制し、安全
性ケ高める。
することにより径方向温度分布を平坦化し、ペレツ、ト
の熱応力破壊および核分裂生成物の放出を抑制し、安全
性ケ高める。
（５］ 従前の添加剤と燃料物質とを混合する方法で
は、燃料物質の密度低下、粒径の変化などの好ましくな
い影響があり、添加剤量の制約を余儀なくしたり、又、
ｆ、ｐゲッター材と燃料物質あるいは被覆管との反応に
よるゲッター性能ならびに被覆管性能の劣化ケ起してい
たが、本発明燃料要素では中心部に充填されていること
がら、そのような懸念は全く解消する。
は、燃料物質の密度低下、粒径の変化などの好ましくな
い影響があり、添加剤量の制約を余儀なくしたり、又、
ｆ、ｐゲッター材と燃料物質あるいは被覆管との反応に
よるゲッター性能ならびに被覆管性能の劣化ケ起してい
たが、本発明燃料要素では中心部に充填されていること
がら、そのような懸念は全く解消する。
（６） 粉末又は粒子状で充填するため、充填手段が
容易であり、しかも、目的に応じた複数σ）物質を夫々
、希望する混合比及び１で添加することかできる。
容易であり、しかも、目的に応じた複数σ）物質を夫々
、希望する混合比及び１で添加することかできる。
かくして、本発明核燃料要素は従前の添加方式による構
成に改良ケ加え、幻率上、性能上、更に作業上からも今
後における実用化が期待されるＯ
成に改良ケ加え、幻率上、性能上、更に作業上からも今
後における実用化が期待されるＯ
第１図は本発明核燃料要素の１例ｒ示す内部構造図、第
２図（イ）は司燃性毒物を配置した場合の燃料ペレット
中の中性子束分布図、同図（ロ）は同じく燃料ペレット
中の温度分布図である。 （１）・・・被覆管、（２）・・・中間ペレット。 （３）・・上端ペレット、 （４１・・・下端ペレッ
ト。 （５）・・・粉末又は粒子状添加剤。 ＋＜−一′
２図（イ）は司燃性毒物を配置した場合の燃料ペレット
中の中性子束分布図、同図（ロ）は同じく燃料ペレット
中の温度分布図である。 （１）・・・被覆管、（２）・・・中間ペレット。 （３）・・上端ペレット、 （４１・・・下端ペレッ
ト。 （５）・・・粉末又は粒子状添加剤。 ＋＜−一′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ 被覆管内に中空の燃料ベレットを複数個装填し、形
成された前記燃料ベレット中心部の中心空孔に粉末又は
粒子状の添加物質を充填せしめたことケ特徴とする核燃
料要素。 ノ 添加物質が／、 ｔ）ゲッター材である特許請求の
範囲第１項記載の核燃料要素。 ３ 添加物質が可燃性毒物である特許請求の範囲第１項
記載の核燃料要素。 ｑ 添加−質がｆ、 ｐゲッター材と可燃性毒物の混合
である特許請求の範囲第１項記載の核燃料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024052A JPS58140676A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024052A JPS58140676A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | 核燃料要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140676A true JPS58140676A (ja) | 1983-08-20 |
Family
ID=12127688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57024052A Pending JPS58140676A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140676A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2683373A1 (fr) * | 1991-10-31 | 1993-05-07 | Pechiney Uranium | Elements combustibles nucleaires comportant un piege a produits de fission a base d'oxyde. |
| US12027285B2 (en) | 2019-03-06 | 2024-07-02 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Wiring member with fixing member, and fixing structure of wiring member |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP57024052A patent/JPS58140676A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2683373A1 (fr) * | 1991-10-31 | 1993-05-07 | Pechiney Uranium | Elements combustibles nucleaires comportant un piege a produits de fission a base d'oxyde. |
| US12027285B2 (en) | 2019-03-06 | 2024-07-02 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Wiring member with fixing member, and fixing structure of wiring member |
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