JPS59217189A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPS59217189A JPS59217189A JP58090723A JP9072383A JPS59217189A JP S59217189 A JPS59217189 A JP S59217189A JP 58090723 A JP58090723 A JP 58090723A JP 9072383 A JP9072383 A JP 9072383A JP S59217189 A JPS59217189 A JP S59217189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel assembly
- neutron moderating
- fuel
- axial direction
- axial
- 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
Links
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
- Fuel-Injection Apparatus (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、沸騰水型原子炉に装荷される燃料集合体に関
する。
する。
従来、燃料集合体は、主に上部タイプレート・スペーサ
、複数本の燃料棒、下部タイプレート、およびこれらを
収納するチャンネルボックスとから構成される。前記ス
ペーサはチャンネルボックス内で軸方向に間隔を置いて
複数個設けられ、複数本の燃料棒を整列支持する。前記
上下部タイプレートば複数本の燃料棒の両端を固定し、
寸たそれぞれのタイプレートには冷却水通路用の孔が複
数個設けられている。
、複数本の燃料棒、下部タイプレート、およびこれらを
収納するチャンネルボックスとから構成される。前記ス
ペーサはチャンネルボックス内で軸方向に間隔を置いて
複数個設けられ、複数本の燃料棒を整列支持する。前記
上下部タイプレートば複数本の燃料棒の両端を固定し、
寸たそれぞれのタイプレートには冷却水通路用の孔が複
数個設けられている。
上記燃料集合体では、わずかに未飽和状態の冷却水が下
部タイプレートの孔から燃料棒間に流入し、燃料棒間を
下部から上方に流れるにつれ、加熱され、沸騰し二相流
となって上部タイプレートの孔から流出していく。燃料
集合体出口におけるボイド率（冷却水中蒸気が占める体
積率）は７０チ前後であり、また軸方向平均して４０％
前後のボイド率となっている。ボイド率の増加すなわち
・中性子減速材としての軽水の体積率の減少は反応低下
につながるため、上述したボイド率分布により、軸方向
出力分布は第１図に示すごとく下方に歪んだ分布となる
。
部タイプレートの孔から燃料棒間に流入し、燃料棒間を
下部から上方に流れるにつれ、加熱され、沸騰し二相流
となって上部タイプレートの孔から流出していく。燃料
集合体出口におけるボイド率（冷却水中蒸気が占める体
積率）は７０チ前後であり、また軸方向平均して４０％
前後のボイド率となっている。ボイド率の増加すなわち
・中性子減速材としての軽水の体積率の減少は反応低下
につながるため、上述したボイド率分布により、軸方向
出力分布は第１図に示すごとく下方に歪んだ分布となる
。
沸騰水型原子炉では、燃料健全性の観点から。
通常運転時の線出力密度（燃料棒単位長さあたりの出力
）を４４ｋｗ／ｍ 以下となるように設計されている
。したがって、第１図に示した軸方向の出力分布を平坦
化することができれば、運転時の最大線出力密度が低減
され、上記の制限値４４ｋｗ／ｍとの差が増大すること
により、熱的余裕。
）を４４ｋｗ／ｍ 以下となるように設計されている
。したがって、第１図に示した軸方向の出力分布を平坦
化することができれば、運転時の最大線出力密度が低減
され、上記の制限値４４ｋｗ／ｍとの差が増大すること
により、熱的余裕。
燃料健全性を増大することができる。
本発明の目的は、燃料集合体の軸方向上半部における中
性子減速能を相対的に高めることにより、燃料集合体の
軸方向出力分布の平坦化をはかり。
性子減速能を相対的に高めることにより、燃料集合体の
軸方向出力分布の平坦化をはかり。
運転時の最大線出力密度を低減し、熱的余裕の増大した
燃料集合体を提供することにある。
燃料集合体を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の燃料集合体では
、軸方向上半部および下半部にそれぞれ固体減速材を装
荷し、軸方向上半部における中性子減速能を下半部より
相対的に増大させた中性子減速用部材を燃料集合体に設
置する。
、軸方向上半部および下半部にそれぞれ固体減速材を装
荷し、軸方向上半部における中性子減速能を下半部より
相対的に増大させた中性子減速用部材を燃料集合体に設
置する。
本発明の燃料集合体に収納される固体減速材は原子炉運
転時に溶融しない材料、すなわち、融点が４００ ’Ｃ
以上の材料、たとえば、ＺｒＨ２゜’Ｉ”Ｈｚ、グア７
フイト、Ｂｅｄ、Ｂｅ２Ｃなどを使用する。
転時に溶融しない材料、すなわち、融点が４００ ’Ｃ
以上の材料、たとえば、ＺｒＨ２゜’Ｉ”Ｈｚ、グア７
フイト、Ｂｅｄ、Ｂｅ２Ｃなどを使用する。
軸方向上半部における中性子減速能を下半部に比べ相対
的に増大させる方法として・ （１）同一の固体減速材を軸方向下半部訃よび下半部に
使用し、水平断面における減速材重置を軸方向下半部に
比べて上半部で増大させる方法。
的に増大させる方法として・ （１）同一の固体減速材を軸方向下半部訃よび下半部に
使用し、水平断面における減速材重置を軸方向下半部に
比べて上半部で増大させる方法。
（２）中性子減速能の大きい固体減速利を上半部に中性
子減速能の相対的に小さい異なった拐料から成る固体減
速材を下半部に設置する方法。
子減速能の相対的に小さい異なった拐料から成る固体減
速材を下半部に設置する方法。
等が考えられる。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
第２図において、燃料集合体は四角前のチャンネルボッ
クス１と、このチャンネルボックス１の内部に収納され
る燃料バンドル２からなる。この燃料バンドル２は、前
記チャンネルボックス１の上下部に嵌着される上部タイ
ブレート３および下部タイプレート４と、前記チャンネ
ルボックス１内部で軸方向に沿って間隔を置いて設置さ
れた複数個のスペーサ５と・このスペーサ５を貫通し前
記上下部タイプレート３．４に両端を固定した複数本の
燃料棒６と、前記上下部タイブレート３゜４で固定され
た２本の円筒状の中性子減速用部材７からなる。
クス１と、このチャンネルボックス１の内部に収納され
る燃料バンドル２からなる。この燃料バンドル２は、前
記チャンネルボックス１の上下部に嵌着される上部タイ
ブレート３および下部タイプレート４と、前記チャンネ
ルボックス１内部で軸方向に沿って間隔を置いて設置さ
れた複数個のスペーサ５と・このスペーサ５を貫通し前
記上下部タイプレート３．４に両端を固定した複数本の
燃料棒６と、前記上下部タイブレート３゜４で固定され
た２本の円筒状の中性子減速用部材７からなる。
本発明による燃料集合体の横断面図を第３図に示す。中
性子減速用部材７は、十字型制御棒８に対して・従来の
燃料集合体内のウォータロッドに相当する位置に２本配
置される。
性子減速用部材７は、十字型制御棒８に対して・従来の
燃料集合体内のウォータロッドに相当する位置に２本配
置される。
前記中性子減速用部材７は、第４図に示すごとく・燃料
棒６の被覆管と同じジルカロイ−２からなる円管９の内
部の軸方向上半部および下半部にそれぞれ金属減速材で
あるジルコニウムハイドライド（ＺｒＨ２）からなる円
柱１０および１１を収納する。上半部および下半部に収
納されるこれら円柱の外径比を２：１とし、水平断面に
おけるＺｒＨ２量比を上手部対下半部で４：１の割合と
する。円管９とＺｒＨ２からなる円柱１１とのギャップ
１２にはヘリウムガスを充てんする。
棒６の被覆管と同じジルカロイ−２からなる円管９の内
部の軸方向上半部および下半部にそれぞれ金属減速材で
あるジルコニウムハイドライド（ＺｒＨ２）からなる円
柱１０および１１を収納する。上半部および下半部に収
納されるこれら円柱の外径比を２：１とし、水平断面に
おけるＺｒＨ２量比を上手部対下半部で４：１の割合と
する。円管９とＺｒＨ２からなる円柱１１とのギャップ
１２にはヘリウムガスを充てんする。
ＺｒＨｚに含まれる水素密度は７．２Ｘ１０２２個／副
８であり、原子炉運転時の温度約２８０℃での軽水（非
沸騰水］の水素密度的５．０Ｘ１０２２個／１７ｎ’
より多い。したがって１本発明による燃料集合体では、
従来の燃料集合体に比べ、ＺｒＨｇの装荷により軸方向
上半部および下半部における水素対ウラン比（Ｈ／Ｕ比
）がそれぞれ約４チおよびｉｓ増加し、相対的に上半部
の中性子減速能が向上する結果、軸方向出力ビーキング
（軸方向出力分布の最大値対平均値の比）が約２％減少
することができ、熱的余裕、燃料健全性を増大すること
ができる。
８であり、原子炉運転時の温度約２８０℃での軽水（非
沸騰水］の水素密度的５．０Ｘ１０２２個／１７ｎ’
より多い。したがって１本発明による燃料集合体では、
従来の燃料集合体に比べ、ＺｒＨｇの装荷により軸方向
上半部および下半部における水素対ウラン比（Ｈ／Ｕ比
）がそれぞれ約４チおよびｉｓ増加し、相対的に上半部
の中性子減速能が向上する結果、軸方向出力ビーキング
（軸方向出力分布の最大値対平均値の比）が約２％減少
することができ、熱的余裕、燃料健全性を増大すること
ができる。
また、本実施例では、集合体の水平断面でみた場合、集
合体中心に中性子減速材が設置されるため、集合体中心
領域での中性子減速能が向上し、水平方向の出力分布が
平坦化されるという効果も生ずる。
合体中心に中性子減速材が設置されるため、集合体中心
領域での中性子減速能が向上し、水平方向の出力分布が
平坦化されるという効果も生ずる。
本実施例では、中性子減速用部材内に一種類の固体減速
材ＺｒＨｚを使用したが、軸方向の上半部と下手部に異
なった種類の固体減速材を使用し、中性子減速能の大き
い固体減速材を上半部に収納することにより、軸方向出
力ビーキングの減少をはかることも可能である。
材ＺｒＨｚを使用したが、軸方向の上半部と下手部に異
なった種類の固体減速材を使用し、中性子減速能の大き
い固体減速材を上半部に収納することにより、軸方向出
力ビーキングの減少をはかることも可能である。
第５図に、本発明になる燃料集合体の別の実施例を示す
。本実施例では、十字型断面の中性子減速用部材１３を
集合体内に設置する。前記中性子減速用部材１３は、第
６図に示すごとく、ジルカロイ−２からなる外壁１４と
・上半部に収納されるＺ ｒ Ｈ２からなる固体減速部
１５と下半部に収納されるＺ ｒ Ｈ２からなる固体減
速部１６とヘリウムガスを充てんした空間１７とからな
る。
。本実施例では、十字型断面の中性子減速用部材１３を
集合体内に設置する。前記中性子減速用部材１３は、第
６図に示すごとく、ジルカロイ−２からなる外壁１４と
・上半部に収納されるＺ ｒ Ｈ２からなる固体減速部
１５と下半部に収納されるＺ ｒ Ｈ２からなる固体減
速部１６とヘリウムガスを充てんした空間１７とからな
る。
本実施例においても、第一の実施例と同様、軸方向上半
部における中性子減速能の増大により、軸方向出力分布
を平坦化することができ、さらに中性子減速用部材の配
置により、集合体水平断面では相対的に中心領域の中性
子減速能が向上し、水平方向の出力分布も平坦化される
。
部における中性子減速能の増大により、軸方向出力分布
を平坦化することができ、さらに中性子減速用部材の配
置により、集合体水平断面では相対的に中心領域の中性
子減速能が向上し、水平方向の出力分布も平坦化される
。
以上説明したごとく、本発明によれば、諮料集合体の軸
方向上半部における中性子減速能を相対的に高めること
により、軸方向出力分布の平坦化をはかり、運転時の最
大線出力密度を低減し、熱的余裕を増大することができ
る。
方向上半部における中性子減速能を相対的に高めること
により、軸方向出力分布の平坦化をはかり、運転時の最
大線出力密度を低減し、熱的余裕を増大することができ
る。
また、本発明においては、従来の燃料集合体に比べ固体
減速材が集合体内に追加されるため・集合体全体の減速
能力が増大する。このため・同じ濃縮度の燃料集合体で
あれば無限増倍率が高くなる。換言すれば、原子炉を臨
界にするのに必要なウラン量を少なくすることも可能で
ある。
減速材が集合体内に追加されるため・集合体全体の減速
能力が増大する。このため・同じ濃縮度の燃料集合体で
あれば無限増倍率が高くなる。換言すれば、原子炉を臨
界にするのに必要なウラン量を少なくすることも可能で
ある。
第１図は従来の燃料集合体内の軸方向ボイド率分布およ
び出力分布を示す図、第２図は本発明になる燃料集合体
の縦断面図、第３図は前記集合体の水平断面図、第４図
は前記集合体に設置される中性子減速用部材の縦断面図
、第５図は本発明の別の実施例の水平断面図、第６図は
中性子減速用部材の縦断面図である。 １・・・チャンネルボックス、２・・・燃料バンドル、
３・・・上部タイプレート、４・・・下部タイプレート
・５・・・スペーサ、６・・・燃料棒、７・・・中性子
減速用部材、８・・・制御棒、９・・・円管、１０・・
・軸方向上半部に設置される固体減速部’Ｚ ｒ Ｈ２
−１１・・・軸方向下半部に設置される同体減速材Ｚｒ
）１２，１２・・・ヘリウムガス充てん領域、１３・・
・十字型の中性子減速用部材、１４・・・外壁、１５・
・・軸方向上半部に設置される固体減速材ＺｒＨ２・１
６・・・軸方向下半部に設置される固体減速材ＺｒＨｚ
−１７・・・へりつ茅 ！ 固 下差舶
上ｊＬｉＶ車ｄ１ジテ６テ］イ乏とコｆフー ７Ｖ！７２ 図 ＄３図 第 ４ 図 茶 ５ 団 第 ６ 図
び出力分布を示す図、第２図は本発明になる燃料集合体
の縦断面図、第３図は前記集合体の水平断面図、第４図
は前記集合体に設置される中性子減速用部材の縦断面図
、第５図は本発明の別の実施例の水平断面図、第６図は
中性子減速用部材の縦断面図である。 １・・・チャンネルボックス、２・・・燃料バンドル、
３・・・上部タイプレート、４・・・下部タイプレート
・５・・・スペーサ、６・・・燃料棒、７・・・中性子
減速用部材、８・・・制御棒、９・・・円管、１０・・
・軸方向上半部に設置される固体減速部’Ｚ ｒ Ｈ２
−１１・・・軸方向下半部に設置される同体減速材Ｚｒ
）１２，１２・・・ヘリウムガス充てん領域、１３・・
・十字型の中性子減速用部材、１４・・・外壁、１５・
・・軸方向上半部に設置される固体減速材ＺｒＨ２・１
６・・・軸方向下半部に設置される固体減速材ＺｒＨｚ
−１７・・・へりつ茅 ！ 固 下差舶
上ｊＬｉＶ車ｄ１ジテ６テ］イ乏とコｆフー ７Ｖ！７２ 図 ＄３図 第 ４ 図 茶 ５ 団 第 ６ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、筒状のチャンネルボックスと、このチャンネルボッ
クスの上下に嵌着される上部タイプレートおよび下部タ
イグレートと、前記チャンネルボックス内に軸方向に沿
って間隔を置いて設置された複数個のスペーサと、この
スペーサを貝通し前記上部および下部タイプレートに両
端を固定した複数本の燃料を有する燃料集合体において
・軸方向上半部および下半部にそれぞれ固体減速材を装
荷し、軸方向上半部における中性子減速能を下半部より
相対的に増大させた中性子減速用部材を設けたことを特
徴とする燃料集合体。 ２、前記中性子減速用部材として、複数本の燃料棒の代
わりに配列され、燃料棒と同様に前記スペーサを貫通し
前記上下部タイプレートで両端を固定された円筒状の中
性子減速用部材を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090723A JPS59217189A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090723A JPS59217189A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59217189A true JPS59217189A (ja) | 1984-12-07 |
Family
ID=14006469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58090723A Pending JPS59217189A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59217189A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62245186A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-26 | 日本碍子株式会社 | 核燃料集合体 |
| JPS62249096A (ja) * | 1986-04-22 | 1987-10-30 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
-
1983
- 1983-05-25 JP JP58090723A patent/JPS59217189A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62245186A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-26 | 日本碍子株式会社 | 核燃料集合体 |
| JPS62249096A (ja) * | 1986-04-22 | 1987-10-30 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
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