JPS5937488A - 燃料棒 - Google Patents
燃料棒Info
- Publication number
- JPS5937488A JPS5937488A JP57147058A JP14705882A JPS5937488A JP S5937488 A JPS5937488 A JP S5937488A JP 57147058 A JP57147058 A JP 57147058A JP 14705882 A JP14705882 A JP 14705882A JP S5937488 A JPS5937488 A JP S5937488A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- density
- pellets
- core
- pellet
- 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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-
- 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
- Glass Compositions (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〕
本発明は高速増殖炉，軽水炉等の原子炉の燃料棒に関す
る。
る。
一般に高速増殖炉．沸騰水形原子炉等では複数の燃料棒
を結束して燃料集合体を構成し、この燃料集合体を複数
体装荷して炉心を構成している。上記燃料棒はジルコニ
ウム合金あるいはステンレス鋼製の燃料被覆管内に酸化
ウラン。
を結束して燃料集合体を構成し、この燃料集合体を複数
体装荷して炉心を構成している。上記燃料棒はジルコニ
ウム合金あるいはステンレス鋼製の燃料被覆管内に酸化
ウラン。
酸化デル｝＝ラム等の核燃料物質を焼結した短円柱状の
燃料ペレットを充填し、この燃料被覆管の両端を密封し
て構成されている。そして、この燃料被覆管は冷却材と
燃料ペレットが接触して化学反応を生じることを防止し
、また核反応によって発生した核分裂生成物を封じ込め
、外部に拡散するのを防止するように構成されている。
燃料ペレットを充填し、この燃料被覆管の両端を密封し
て構成されている。そして、この燃料被覆管は冷却材と
燃料ペレットが接触して化学反応を生じることを防止し
、また核反応によって発生した核分裂生成物を封じ込め
、外部に拡散するのを防止するように構成されている。
上記燃料ペレットは燃焼の進行に伴って体積膨張いわゆ
るペレ，トスエリングを生じる。そしてこのペレットス
エリングによって燃料ペレ、トの径が増大し、燃料被覆
管の内面に接触してこの燃料被覆管を拡径し、この燃料
被覆管に接触応力が発生しその健全性に悪彰響を与える
。
るペレ，トスエリングを生じる。そしてこのペレットス
エリングによって燃料ペレ、トの径が増大し、燃料被覆
管の内面に接触してこの燃料被覆管を拡径し、この燃料
被覆管に接触応力が発生しその健全性に悪彰響を与える
。
このような不具合を防止するには燃料（レットと燃料被
覆管内面との間の間隙を大きくすることが考えられるが
、この間隙を大きくすると燃料ペレットカーら燃料被覆
管に熱が伝わる際の熱抵抗が増加し、燃料ペレットの温
度が上昇するのでこの間隙はあまり大きくすることはで
きない。したがって、燃料被覆管の破損を防止するには
所定期間燃焼させたらこの燃料棒を交換する必要がある
。ところで、最近では核燃料の経済性を考慮して燃料の
高燃焼化が図られている。
覆管内面との間の間隙を大きくすることが考えられるが
、この間隙を大きくすると燃料ペレットカーら燃料被覆
管に熱が伝わる際の熱抵抗が増加し、燃料ペレットの温
度が上昇するのでこの間隙はあまり大きくすることはで
きない。したがって、燃料被覆管の破損を防止するには
所定期間燃焼させたらこの燃料棒を交換する必要がある
。ところで、最近では核燃料の経済性を考慮して燃料の
高燃焼化が図られている。
しかし、上記の如く燃料被覆管は燃料ペレットとの接触
によって寿命が制限されてしまうため、燃料の高燃焼化
を図ることができなかった。
によって寿命が制限されてしまうため、燃料の高燃焼化
を図ることができなかった。
本発明は燃料ペレットと燃料被覆管との接触によって生
じる燃料被覆管の接触応力を軽減し、燃料被覆管の寿命
を延長することができる燃料棒を提供することを目的と
する。
じる燃料被覆管の接触応力を軽減し、燃料被覆管の寿命
を延長することができる燃料棒を提供することを目的と
する。
本発明は燃料被覆管内に充填される燃料にし、トのうち
炉心下部に対応する部分に充填される燃料ペレットの密
度を他の燃料ペレットの密度より小さくしたものである
。そして、燃料ペレットのベレットスエリングは燃料ペ
レットの密度が小さくなる程小さくなるので、この燃料
ペレットの密度を小さくすることによってペレットスエ
リングが小さくなり、燃料被覆管の接触応力が軽減され
その府令を延長することができる。また、高速増殖炉で
は炉心下部の温度が低く、燃料ペレットや燃料被覆管の
クリープが小さいので炉心下部において燃料被覆管の接
触応力が大きくなる。また、沸騰水形原子炉では炉心下
部の♂イド率が小さく炉心下部の出力が大きいので炉心
下部においてペレットスエリングが大きく接触応力が大
きくなる。そして、本発明はこの接触応力の大きくなる
炉心下部の燃料ペレットだけその密度を小さくしたので
、燃料ペレットの密度を小さくしたことによる反応度の
減少を最小限にすることができ、出力低下を招くことも
ないものである。
炉心下部に対応する部分に充填される燃料ペレットの密
度を他の燃料ペレットの密度より小さくしたものである
。そして、燃料ペレットのベレットスエリングは燃料ペ
レットの密度が小さくなる程小さくなるので、この燃料
ペレットの密度を小さくすることによってペレットスエ
リングが小さくなり、燃料被覆管の接触応力が軽減され
その府令を延長することができる。また、高速増殖炉で
は炉心下部の温度が低く、燃料ペレットや燃料被覆管の
クリープが小さいので炉心下部において燃料被覆管の接
触応力が大きくなる。また、沸騰水形原子炉では炉心下
部の♂イド率が小さく炉心下部の出力が大きいので炉心
下部においてペレットスエリングが大きく接触応力が大
きくなる。そして、本発明はこの接触応力の大きくなる
炉心下部の燃料ペレットだけその密度を小さくしたので
、燃料ペレットの密度を小さくしたことによる反応度の
減少を最小限にすることができ、出力低下を招くことも
ないものである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。この
一実施例は高速増殖炉の燃、料棒である。第１図には燃
料棒１の縦断面図を示す。この燃料棒１は複数本が結束
されて燃料集合体を構成し、この燃料集合体が複数体装
荷されて炉心部が構成される。また、この炉心部の周囲
には減損ウラン等のプルトニウム増殖用の親物質を含ん
だブランケット燃料集合体が装荷され、ブランケットが
構成される。また、炉心部の下方および上方には下部ブ
ランケットおよび上部ブランケットが構成される。よっ
てこの燃料棒１の下部は下部ブランケットを構成する下
部ブランケット部２に形成され、また中間部は炉心を構
成する炉心部３に形成され、また上部は上部ブランケッ
トを構成する上部ブランケット部４に形成されている。
一実施例は高速増殖炉の燃、料棒である。第１図には燃
料棒１の縦断面図を示す。この燃料棒１は複数本が結束
されて燃料集合体を構成し、この燃料集合体が複数体装
荷されて炉心部が構成される。また、この炉心部の周囲
には減損ウラン等のプルトニウム増殖用の親物質を含ん
だブランケット燃料集合体が装荷され、ブランケットが
構成される。また、炉心部の下方および上方には下部ブ
ランケットおよび上部ブランケットが構成される。よっ
てこの燃料棒１の下部は下部ブランケットを構成する下
部ブランケット部２に形成され、また中間部は炉心を構
成する炉心部３に形成され、また上部は上部ブランケッ
トを構成する上部ブランケット部４に形成されている。
そして、この燃料棒１は以下の如く構成され５−
て−る。すなわち５は燃料被覆管であって、ジルコニウ
ム合金あるいはステンレス釧で形成されており、耐圧性
を有している。そして、この燃料被覆管５の上端および
下端は上部端栓６および下部端栓７によって密封されて
いる。そして、この燃料被覆管５内の下部ブランケット
部２および上部ブランケット部４にはブランケット燃料
（し、ト８・・が収容されている。これらプランケット
燃料ペレ、ト８・・・は減損ウラン等の親物質の酸化物
を焼結したもので、短円柱状をなしている。また、燃料
被覆管５内の炉心部３にはその上部に高密度燃料ペレッ
ト９・・・が収容され、また下部には低密度燃料ペレッ
ト１０・・・が収容されている。これら高密度燃料にレ
ット９・・・および低密度燃料ペレット１０・・・はウ
ラン２３５．プルトニウム２３９等の核分裂物質を含む
燃料物質の酸化物を焼結したものであって、短円柱状を
なしている。そして、上記高密度燃料ペレット９・・・
はその理論密度比がたとえば９５チであり、これに対し
低密度燃料ペレット６一 ＩＯ・・はその理論密度比がたとえば９０％程度であり
、低密度燃料ペレット１θ・・は高密度燃料・（レット
９・・・に対して密度が小さく形成されている。なお、
理論密度比とは燃料物質の酸化物の単結晶の理論的な密
度に対する実際のベレットの密度の比である。よって、
この炉心部３における燃料ペレットの密度分布は第２図
に示す如く上部では高く、下部では低くなっている。
ム合金あるいはステンレス釧で形成されており、耐圧性
を有している。そして、この燃料被覆管５の上端および
下端は上部端栓６および下部端栓７によって密封されて
いる。そして、この燃料被覆管５内の下部ブランケット
部２および上部ブランケット部４にはブランケット燃料
（し、ト８・・が収容されている。これらプランケット
燃料ペレ、ト８・・・は減損ウラン等の親物質の酸化物
を焼結したもので、短円柱状をなしている。また、燃料
被覆管５内の炉心部３にはその上部に高密度燃料ペレッ
ト９・・・が収容され、また下部には低密度燃料ペレッ
ト１０・・・が収容されている。これら高密度燃料にレ
ット９・・・および低密度燃料ペレット１０・・・はウ
ラン２３５．プルトニウム２３９等の核分裂物質を含む
燃料物質の酸化物を焼結したものであって、短円柱状を
なしている。そして、上記高密度燃料ペレット９・・・
はその理論密度比がたとえば９５チであり、これに対し
低密度燃料ペレット６一 ＩＯ・・はその理論密度比がたとえば９０％程度であり
、低密度燃料ペレット１θ・・は高密度燃料・（レット
９・・・に対して密度が小さく形成されている。なお、
理論密度比とは燃料物質の酸化物の単結晶の理論的な密
度に対する実際のベレットの密度の比である。よって、
この炉心部３における燃料ペレットの密度分布は第２図
に示す如く上部では高く、下部では低くなっている。
また、上記低密度燃料ベレット１ｏ・・・のプルトニウ
ム２３９等の核分裂物質の濃度は高密度燃料ペレット９
・・・の核分裂物質の濃度より高くなっており、密度の
低下による反応度の低下をこの核分裂物質の濃度で補償
するように構成されている。また、低密度燃料にレット
１ｏ・・・の軸方向長さは高密度燃料（レット９・・・
およびブランケット燃料４レツト８・・・の軸方向長さ
とは異なる長さたとえばこれらより短かく形成されてお
り、これらベレットを装填する際に誤装填を防止するよ
うに構成されている。
ム２３９等の核分裂物質の濃度は高密度燃料ペレット９
・・・の核分裂物質の濃度より高くなっており、密度の
低下による反応度の低下をこの核分裂物質の濃度で補償
するように構成されている。また、低密度燃料にレット
１ｏ・・・の軸方向長さは高密度燃料（レット９・・・
およびブランケット燃料４レツト８・・・の軸方向長さ
とは異なる長さたとえばこれらより短かく形成されてお
り、これらベレットを装填する際に誤装填を防止するよ
うに構成されている。
また、燃料被覆管５の上端部内にはがスデレナム１１が
形成され、このガスプレナム１１にはプレナムスプリン
グ１２が収容されている。
形成され、このガスプレナム１１にはプレナムスプリン
グ１２が収容されている。
そして、このプレナムスプリング１２によってブランケ
ット燃料ベレット８・・・、高密度燃料ペレット９・・
・、低密度燃料ペレット１０・・・が押圧固定されてお
り、また核分裂生成ガスはこのプレナム１１内に溜るよ
うに構成されて−る。
ット燃料ベレット８・・・、高密度燃料ペレット９・・
・、低密度燃料ペレット１０・・・が押圧固定されてお
り、また核分裂生成ガスはこのプレナム１１内に溜るよ
うに構成されて−る。
次にこの一実施例の作用を説明する。この燃料棒１が炉
心に装荷され、燃焼されるとこの燃焼の進行に伴ってペ
レットの膨張すなわちペレットスエリングが生じ、ベレ
ットが燃料被覆管５の内面に接触してこの燃料被覆管５
を押し拡げる。このため、この燃料被覆管５にはペレ。
心に装荷され、燃焼されるとこの燃焼の進行に伴ってペ
レットの膨張すなわちペレットスエリングが生じ、ベレ
ットが燃料被覆管５の内面に接触してこの燃料被覆管５
を押し拡げる。このため、この燃料被覆管５にはペレ。
トとの接触による接触応力が生じる。ところで、高速増
殖炉では炉心の下部は温度が低く、このため炉心下部に
おける燃料被覆管５やベレットのクリープが小さい。こ
のため、炉心下部ではクリープによる接触応力の解放が
なされず、第３図の曲線ａに示す如く炉心下部において
接触応力がきわめて大きくなる。しかし、この一実施例
では炉心下部に゛密度の小さな低密度燃料ペレット１０
・・・が装填されており、この低密度燃料ベレット１０
・・・は第４図のｄに示す如く燃焼の進行に伴うベレ、
トスエリングが第４図のＣに示す高密度燃料（し、ト９
・・・のペレ、トスエリングより小さい。したがって、
炉心下部に充填されている低密度燃料ペレット１０・・
・のベレットスエリングは小さく、よって第３図の曲線
すに示す如く炉心下部における燃料被覆管５の接触応力
は大幅に低減される。したがって、燃料被覆管５の寿命
は延長され、燃料棒１の寿命が長くなるので燃料の高燃
焼化を図ることができる。また、低密度燃料ペレット１
０・・・は接触応力の大きくなる炉心下部の部分だけに
装填されているので、燃料ベレットの密度低下による反
応度低下を最小限に抑えることができる。なお、この一
実施例では低密度燃料４レツト１０・・・の核分裂物質
の濃度を高くして密度低下による反応度低下を補償して
いるので、炉心全体の反応度低下は生じない。
殖炉では炉心の下部は温度が低く、このため炉心下部に
おける燃料被覆管５やベレットのクリープが小さい。こ
のため、炉心下部ではクリープによる接触応力の解放が
なされず、第３図の曲線ａに示す如く炉心下部において
接触応力がきわめて大きくなる。しかし、この一実施例
では炉心下部に゛密度の小さな低密度燃料ペレット１０
・・・が装填されており、この低密度燃料ベレット１０
・・・は第４図のｄに示す如く燃焼の進行に伴うベレ、
トスエリングが第４図のＣに示す高密度燃料（し、ト９
・・・のペレ、トスエリングより小さい。したがって、
炉心下部に充填されている低密度燃料ペレット１０・・
・のベレットスエリングは小さく、よって第３図の曲線
すに示す如く炉心下部における燃料被覆管５の接触応力
は大幅に低減される。したがって、燃料被覆管５の寿命
は延長され、燃料棒１の寿命が長くなるので燃料の高燃
焼化を図ることができる。また、低密度燃料ペレット１
０・・・は接触応力の大きくなる炉心下部の部分だけに
装填されているので、燃料ベレットの密度低下による反
応度低下を最小限に抑えることができる。なお、この一
実施例では低密度燃料４レツト１０・・・の核分裂物質
の濃度を高くして密度低下による反応度低下を補償して
いるので、炉心全体の反応度低下は生じない。
９−
なお、本発明は高速増殖炉の燃料棒には限定されず、沸
騰水形原子炉等の燃料棒にも適用できる。すなわち、沸
騰水形原子炉では炉心下部の？イド率が小さく、炉心下
部の出力が高い。
騰水形原子炉等の燃料棒にも適用できる。すなわち、沸
騰水形原子炉では炉心下部の？イド率が小さく、炉心下
部の出力が高い。
よって炉心下部のベレットスエリングも大きくなるので
、本発明を適用すれば炉心下部のペレ、トスエリングを
小さくでき、燃料被覆管の寿命を延長することができ、
燃料の高燃焼化を図ることができるものである。
、本発明を適用すれば炉心下部のペレ、トスエリングを
小さくでき、燃料被覆管の寿命を延長することができ、
燃料の高燃焼化を図ることができるものである。
上述の如く本発明は燃料被覆管内に充填される燃料ペレ
ットのうち炉心下部に対応する部分に充填される燃料ペ
レットの密度を他の燃料ベレットの密度より小さくした
ものである。そしテ、燃料ベレットのペレ、トスエリン
グは燃料ベレットの密度が小さくなる程小さくなるので
、この燃料ベレットの密度を小さくすることによってペ
レットスエリングが小さくなり、燃料被覆管の接触応力
が軽減されその寿命を延長することができる。また、高
速増殖炉では炉心下部−１〇− の温度が低く、燃料ペレットや燃料被覆管のクリープが
小さいので炉心下部において溶料被覆管の接触応力が大
きくなる。また、沸騰水形原子炉では炉心下部の♂イド
率が小さく炉心下部の出力が大きいので炉心下部におい
てペレットスエリンダが大きく接触応力が大きくなる。
ットのうち炉心下部に対応する部分に充填される燃料ペ
レットの密度を他の燃料ベレットの密度より小さくした
ものである。そしテ、燃料ベレットのペレ、トスエリン
グは燃料ベレットの密度が小さくなる程小さくなるので
、この燃料ベレットの密度を小さくすることによってペ
レットスエリングが小さくなり、燃料被覆管の接触応力
が軽減されその寿命を延長することができる。また、高
速増殖炉では炉心下部−１〇− の温度が低く、燃料ペレットや燃料被覆管のクリープが
小さいので炉心下部において溶料被覆管の接触応力が大
きくなる。また、沸騰水形原子炉では炉心下部の♂イド
率が小さく炉心下部の出力が大きいので炉心下部におい
てペレットスエリンダが大きく接触応力が大きくなる。
そして、本発明はこの接触応力の大きくなる炉心下部の
燃料ペレットだけその密度を小さくしたので、燃料ペレ
ットの密度を小さくしたことによる反応度の減少を最小
限にすることができ、出力低下を招くこともない等その
効果は大である。
燃料ペレットだけその密度を小さくしたので、燃料ペレ
ットの密度を小さくしたことによる反応度の減少を最小
限にすることができ、出力低下を招くこともない等その
効果は大である。
図は本発明の一実施例を示し、第１図は燃料棒の縦断面
図、第２図はペレット密度の分布を示す線図、第３図は
接触応力の分布を示す線図、第４図は燃焼度とベレット
スエリングとの関係を示す線図である。 １・・・燃料棒、３・・・炉心部、５・・・燃料被覆管
、９・・・高密度燃料ペレット、１０・・・低密度燃料
ペレット。
図、第２図はペレット密度の分布を示す線図、第３図は
接触応力の分布を示す線図、第４図は燃焼度とベレット
スエリングとの関係を示す線図である。 １・・・燃料棒、３・・・炉心部、５・・・燃料被覆管
、９・・・高密度燃料ペレット、１０・・・低密度燃料
ペレット。
Claims (3)
- （１）燃料被覆管内に燃料ペレットを収容したものにお
いて、炉心の下部に対応する部分に収容される燃料ペレ
ットの密度を炉心の上部に対応する部分に収容される燃
料ペレットの密度よ）小さくしたことを特徴とする燃料
棒。 - （２）前記密度の小さな燃料ペレットは他の燃料ペレッ
トより核分裂物質の濃度が高いものであることを特徴と
する特許 項記載の燃料棒。 - （３）前記密度の小さな燃料ペレットの軸方向長さは他
の燃料ペレットの軸方向長さと異なるものであることを
特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の燃料棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57147058A JPS5937488A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 燃料棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57147058A JPS5937488A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 燃料棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5937488A true JPS5937488A (ja) | 1984-02-29 |
Family
ID=15421536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57147058A Pending JPS5937488A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 燃料棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937488A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4864821A (en) * | 1986-01-06 | 1989-09-12 | Brehk Ventures | Method and apparatus for filtering solid particulate matter from diesel engine exhaust |
-
1982
- 1982-08-25 JP JP57147058A patent/JPS5937488A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4864821A (en) * | 1986-01-06 | 1989-09-12 | Brehk Ventures | Method and apparatus for filtering solid particulate matter from diesel engine exhaust |
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