JPS6018791A - 核燃料棒 - Google Patents
核燃料棒Info
- Publication number
- JPS6018791A JPS6018791A JP58126138A JP12613883A JPS6018791A JP S6018791 A JPS6018791 A JP S6018791A JP 58126138 A JP58126138 A JP 58126138A JP 12613883 A JP12613883 A JP 12613883A JP S6018791 A JPS6018791 A JP S6018791A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cladding tube
- fuel pellets
- nuclear fuel
- getter material
- nuclear
- 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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、原子炉特に沸騰水形軽水炉に用いられる核
燃料棒に関する。
燃料棒に関する。
沸騰水形軽水炉（以下原子炉という）に用いられている
従来の核燃料棒を第１図について説明する。
従来の核燃料棒を第１図について説明する。
細長い被覆管１内には、二酸化ウラン粉末を短円柱形に
プレス成形して焼結した多数個の燃料ペレット２が、被
覆管１の軸線方向に重ねて装入されている。被覆管１の
両端は、それにそれぞれ溶接された上部端栓３、下部端
栓４によって密閉されている。被覆管１内上部端栓３と
燃料ペレット２間の空間、プレナム５には、押え部材を
なす長い粗巻き圧縮コイルばねであるプレナムばね６が
装入され、プレナムばね６は燃料ペレット２の被覆管１
内における移動を阻止している。この核燃料棒内には、
燃料ペレット２と被覆管１の熱伝達を良くするため、ヘ
リウムガスが加圧封入されている。この核燃料棒は複数
本束ねられて原子炉内に装荷される。
プレス成形して焼結した多数個の燃料ペレット２が、被
覆管１の軸線方向に重ねて装入されている。被覆管１の
両端は、それにそれぞれ溶接された上部端栓３、下部端
栓４によって密閉されている。被覆管１内上部端栓３と
燃料ペレット２間の空間、プレナム５には、押え部材を
なす長い粗巻き圧縮コイルばねであるプレナムばね６が
装入され、プレナムばね６は燃料ペレット２の被覆管１
内における移動を阻止している。この核燃料棒内には、
燃料ペレット２と被覆管１の熱伝達を良くするため、ヘ
リウムガスが加圧封入されている。この核燃料棒は複数
本束ねられて原子炉内に装荷される。
原子炉内に装荷された核燃料棒が燃焼するとき、燃料ペ
レット２は発熱し熱膨張する。燃料ペレット２と被覆管
１の熱膨張の差から、原子炉の出力が上昇するに伴い燃
料ペレット２の外周と被覆管１の内周が接触して応力を
発生し、ペレット・被覆管相互作用（以下ＰＣＩという
）を引き起す。
レット２は発熱し熱膨張する。燃料ペレット２と被覆管
１の熱膨張の差から、原子炉の出力が上昇するに伴い燃
料ペレット２の外周と被覆管１の内周が接触して応力を
発生し、ペレット・被覆管相互作用（以下ＰＣＩという
）を引き起す。
他方、燃料ペレット２は、燃焼度が進むにつれて、核分
裂生成ガス（以下ＦＰガスとし）う）を発生すると共に
、熱応力により割れを生じ、被覆管１内にはＦＰガスが
放出される。被覆管１は、とのＦＰガスにさらされてＰ
ＣＩに基づく応力が加わることにより、応力腐食割れ（
以下ＳＣＣという）を起す可能性が大きくなり、これが
核燃料棒破損の最も重要な原因となっている。
裂生成ガス（以下ＦＰガスとし）う）を発生すると共に
、熱応力により割れを生じ、被覆管１内にはＦＰガスが
放出される。被覆管１は、とのＦＰガスにさらされてＰ
ＣＩに基づく応力が加わることにより、応力腐食割れ（
以下ＳＣＣという）を起す可能性が大きくなり、これが
核燃料棒破損の最も重要な原因となっている。
ＳＣＣ＋こよる核燃料棒破損を防止するため、従来、原
子炉は急激な出力変化がないように除徐に出力をあげる
ならし運転（以下Ｐ ＣＩ ＯＭ ｒＬという）が行わ
れている。
子炉は急激な出力変化がないように除徐に出力をあげる
ならし運転（以下Ｐ ＣＩ ＯＭ ｒＬという）が行わ
れている。
従来の核燃料棒においても、前記のようにその上部には
プレナム５を設けて燃料ペレット２が放出するＦＰガス
を収納し、加圧ヘリウムガスを被覆管１内に封入して燃
料ペレット２と被覆管１の熱伝達を向上させるなどして
、核燃料棒の破損防止を計っているが、従来の核燃料棒
においては、放出ＦＰガスの処置が十分でなくＳＣＣを
十分に防止できない欠点がある。更に、従来の核燃料棒
を装荷した原子炉はＰ ＣＩ ＯＭＲを要するためこれ
は原子炉の運転に大きな制約を課す欠点となっている。
プレナム５を設けて燃料ペレット２が放出するＦＰガス
を収納し、加圧ヘリウムガスを被覆管１内に封入して燃
料ペレット２と被覆管１の熱伝達を向上させるなどして
、核燃料棒の破損防止を計っているが、従来の核燃料棒
においては、放出ＦＰガスの処置が十分でなくＳＣＣを
十分に防止できない欠点がある。更に、従来の核燃料棒
を装荷した原子炉はＰ ＣＩ ＯＭＲを要するためこれ
は原子炉の運転に大きな制約を課す欠点となっている。
近年、総電力量に対する原子力発電量の比率が高まるに
伴い、原子炉は、従来の出カ一定運転から負荷追従運転
が要求されるようになり、この場合、原子炉の出力は負
荷に応じて変化するため、従来の核燃料棒では負荷上昇
に伴う発生ＦＰガス増加に起因してＳＣＣを起し易く、
又、できるだけ長い運転サイクル期間を望まれている原
子炉憂こおいて、従来の前記核燃料棒は、ＳＣＣに起因
する破損を生ずる虞れが多いためこの要求に応じ難い欠
点があった。
伴い、原子炉は、従来の出カ一定運転から負荷追従運転
が要求されるようになり、この場合、原子炉の出力は負
荷に応じて変化するため、従来の核燃料棒では負荷上昇
に伴う発生ＦＰガス増加に起因してＳＣＣを起し易く、
又、できるだけ長い運転サイクル期間を望まれている原
子炉憂こおいて、従来の前記核燃料棒は、ＳＣＣに起因
する破損を生ずる虞れが多いためこの要求に応じ難い欠
点があった。
この発明は、従来の核燃料棒薯こおける前記問題点を解
決するためになされたもので、ＳＣＣに起因する破損が
生じ難くして寿命が延びる核燃料棒を提供し、この核燃
料棒を使用することにより原子炉がＰ ＣＩ ＯＭＲを
要せずして運転され且つその運転サイクル期間が延長可
能となるようにすることを目的とする。
決するためになされたもので、ＳＣＣに起因する破損が
生じ難くして寿命が延びる核燃料棒を提供し、この核燃
料棒を使用することにより原子炉がＰ ＣＩ ＯＭＲを
要せずして運転され且つその運転サイクル期間が延長可
能となるようにすることを目的とする。
この発明による核燃料棒は、長尺の被覆管と、この被覆
管内に積み重ねられた多数個の短円柱形燃料ペレットと
、燃料ペレットを押える押え部材（５） と、被覆管の両端を密閉する上部端栓及び下部端栓とを
備え、被覆管内にヘリウムガスが加圧封入されている核
燃料棒において、燃料ペレット間特定複数箇所に核分裂
生成ガスの吸収能を有し外周直径が燃料ペレットとほぼ
等しい薄円板形ゲッタ材をそれぞれ挾み込むことにより
、前記目的を達するものである。
管内に積み重ねられた多数個の短円柱形燃料ペレットと
、燃料ペレットを押える押え部材（５） と、被覆管の両端を密閉する上部端栓及び下部端栓とを
備え、被覆管内にヘリウムガスが加圧封入されている核
燃料棒において、燃料ペレット間特定複数箇所に核分裂
生成ガスの吸収能を有し外周直径が燃料ペレットとほぼ
等しい薄円板形ゲッタ材をそれぞれ挾み込むことにより
、前記目的を達するものである。
この発明の一実施例を第２図１こより説明する。
第２図において第１図に示す部分と均等の部分には第１
図におけると同一符号を付してその説明を省略し第１図
についての前記説明をもってそれに代える。
図におけると同一符号を付してその説明を省略し第１図
についての前記説明をもってそれに代える。
この発明による核燃料棒は、被覆管１、多数個の燃料ペ
レット２、上部端栓３、下部端栓４、プレナム５、プレ
ナムばね６を備え、被覆管１内にヘリウムガスが加圧封
入されていることは、第１図に示す従来の核燃料棒と同
様であるが、燃料ペレット２間特定６箇所にゲッタ材７
が挾み込まれていることが従来の核燃料棒と異なる。
レット２、上部端栓３、下部端栓４、プレナム５、プレ
ナムばね６を備え、被覆管１内にヘリウムガスが加圧封
入されていることは、第１図に示す従来の核燃料棒と同
様であるが、燃料ペレット２間特定６箇所にゲッタ材７
が挾み込まれていることが従来の核燃料棒と異なる。
（６）
ゲッタ材７は、ＦＰガスの吸収能を有するジルコニウム
銅などの粉末素材に中性子吸収能の大きなハフニウムな
どを混入して成形された多数本の線材を束ねて、その軸
線方向に圧縮成形し、燃料ペレット２と等しい外周直径
の薄円板形にしたもので、多孔質をなしている。ゲッタ
材７は、被覆管１内に積層された多数個の燃料ペレット
２中の中央部附近に、燃料ペレット２の２個置き６箇所
に挾み込まれている。
銅などの粉末素材に中性子吸収能の大きなハフニウムな
どを混入して成形された多数本の線材を束ねて、その軸
線方向に圧縮成形し、燃料ペレット２と等しい外周直径
の薄円板形にしたもので、多孔質をなしている。ゲッタ
材７は、被覆管１内に積層された多数個の燃料ペレット
２中の中央部附近に、燃料ペレット２の２個置き６箇所
に挾み込まれている。
ゲッタ材７を備えたこの発明による核燃料棒の作用を次
に説明する。
に説明する。
この核燃料棒が原子炉に装荷されて燃焼するとき、燃料
ペレット２はＦＰガスを放出し、特に燃焼度の高い燃料
ペレット２の積層中央部附近の燃料ペレット２は多量の
ＦＰガスを放出するが、このＦＰガスはゲッタ材７に局
部的に急速に吸収される。ゲッタ材７は多孔質でありＦ
Ｐガスの吸収有効面積収納有効空間が大きいため、ゲッ
タ材７は多量のＦＰガスを吸収することができる。ゲッ
タ材７は、多孔質構造のため放熱効果が高く、燃料ペレ
ット２の燃焼に伴う発生熱を受けても、高温となって溶
融することを防止されている。燃焼度の高い燃料ペレッ
ト２の積層中央部附近では発生中性子量も多く、この部
分に燃料ペレット２以外の物体を配置すると中性子束が
増大するが、ゲッタ材７は薄円板形になっているため燃
料ペレット２間の間隔を小さく保ち中性子束の増大を防
ぐことができ、又、ゲッタ材７にはハフニウムが混λυ
ているため、中性子をゲッタ材７で吸収しその部分の中
性子束の増大が抑制されている。
ペレット２はＦＰガスを放出し、特に燃焼度の高い燃料
ペレット２の積層中央部附近の燃料ペレット２は多量の
ＦＰガスを放出するが、このＦＰガスはゲッタ材７に局
部的に急速に吸収される。ゲッタ材７は多孔質でありＦ
Ｐガスの吸収有効面積収納有効空間が大きいため、ゲッ
タ材７は多量のＦＰガスを吸収することができる。ゲッ
タ材７は、多孔質構造のため放熱効果が高く、燃料ペレ
ット２の燃焼に伴う発生熱を受けても、高温となって溶
融することを防止されている。燃焼度の高い燃料ペレッ
ト２の積層中央部附近では発生中性子量も多く、この部
分に燃料ペレット２以外の物体を配置すると中性子束が
増大するが、ゲッタ材７は薄円板形になっているため燃
料ペレット２間の間隔を小さく保ち中性子束の増大を防
ぐことができ、又、ゲッタ材７にはハフニウムが混λυ
ているため、中性子をゲッタ材７で吸収しその部分の中
性子束の増大が抑制されている。
前記のように、燃料ペレット２の燃焼によって放出され
るＦＰガスは、燃料ペレット２の近傍に存在するゲッタ
材７によって吸収されるため、ＰＣＩとＦＰガスとの相
乗作用による被覆管１のＳＣＣを防止することができる
。
るＦＰガスは、燃料ペレット２の近傍に存在するゲッタ
材７によって吸収されるため、ＰＣＩとＦＰガスとの相
乗作用による被覆管１のＳＣＣを防止することができる
。
第２図に示した実施例においてはゲッタ材７は中実多孔
質であるが、このゲッタ材７に代えて、第３図に示すよ
うに、中心軸線を中心とする貫通穴８を備えた中空多孔
質のゲッタ材９を使用しても良い。ゲッタ材９は、貫通
穴８を備えることによりＦＰガスの吸収有効面積収納有
効空間がゲッタ材７より大きくなるため、ゲッタ材７よ
り多量のＦＰガスを吸収保有することができる。
質であるが、このゲッタ材７に代えて、第３図に示すよ
うに、中心軸線を中心とする貫通穴８を備えた中空多孔
質のゲッタ材９を使用しても良い。ゲッタ材９は、貫通
穴８を備えることによりＦＰガスの吸収有効面積収納有
効空間がゲッタ材７より大きくなるため、ゲッタ材７よ
り多量のＦＰガスを吸収保有することができる。
この発明による核燃料棒は、両端を上部端栓下部端栓に
よりそれぞれ閉鎖された被覆管内に多数個の短円柱形燃
料ペレットが押え部材に押えられて積み重ねられ、被覆
管内にヘリウムガスが加圧封入されている従来の核燃料
棒の、燃料ペレット間特定複数箇所に、ＦＰガス吸収能
を有し燃料ペレットと外周直径がほぼ等しい薄円板形の
ゲッタ材をそれぞれ挾み込むことのみにより、核燃料棒
の他の設計構造を変更することなく、燃料ペレットの燃
焼により発生するＦＰガスをその発生箇所の近くにおい
て効率良く吸収することができ、それによりＰＣＩとＦ
Ｐガスとの相乗作用による被覆管のＳＣＣ従ってそれに
よる核燃料棒の破損を防止できる効果があり、核燃料棒
寿命が延びるためそれを装荷された原子炉の運転サイク
ル期間が延長され、又、出力の増加に伴って発生量が増
加（９） するＦＰガスはゲッタ材に吸収されるため、核燃料棒の
破損を生ぜずして原子炉の出力を急速に増加させ易く、
従ってＰＣＩＯＭＲを要せず原子炉運転に対する制約が
少なくなって原子炉の負荷追従運転を行うことができ、
原子炉を効率良く運転することが可能になる効果がある
。
よりそれぞれ閉鎖された被覆管内に多数個の短円柱形燃
料ペレットが押え部材に押えられて積み重ねられ、被覆
管内にヘリウムガスが加圧封入されている従来の核燃料
棒の、燃料ペレット間特定複数箇所に、ＦＰガス吸収能
を有し燃料ペレットと外周直径がほぼ等しい薄円板形の
ゲッタ材をそれぞれ挾み込むことのみにより、核燃料棒
の他の設計構造を変更することなく、燃料ペレットの燃
焼により発生するＦＰガスをその発生箇所の近くにおい
て効率良く吸収することができ、それによりＰＣＩとＦ
Ｐガスとの相乗作用による被覆管のＳＣＣ従ってそれに
よる核燃料棒の破損を防止できる効果があり、核燃料棒
寿命が延びるためそれを装荷された原子炉の運転サイク
ル期間が延長され、又、出力の増加に伴って発生量が増
加（９） するＦＰガスはゲッタ材に吸収されるため、核燃料棒の
破損を生ぜずして原子炉の出力を急速に増加させ易く、
従ってＰＣＩＯＭＲを要せず原子炉運転に対する制約が
少なくなって原子炉の負荷追従運転を行うことができ、
原子炉を効率良く運転することが可能になる効果がある
。
第１図は従来の核燃料棒の縦断面図、第２図はこの発明
の一実施例の核燃料棒の縦断面図、第３図はこの発明の
他の実施例におけるゲッタ材の拡大斜視図である。 １・・・被覆管、２・・・燃料ペレット、３・・・上部
端栓、４・・・下部端栓、６・・・プレナムばね（押え
部材）、７．９・・・ゲッタ材、８・・・貫通孔、（７
３１７） 代理人 弁理士 則近憲佑（ほか１名） （１０） 第１図 第２図 ３ トｕ、２ 特開ｎｆｆＧＯ−１８７９１（４） 第３図
の一実施例の核燃料棒の縦断面図、第３図はこの発明の
他の実施例におけるゲッタ材の拡大斜視図である。 １・・・被覆管、２・・・燃料ペレット、３・・・上部
端栓、４・・・下部端栓、６・・・プレナムばね（押え
部材）、７．９・・・ゲッタ材、８・・・貫通孔、（７
３１７） 代理人 弁理士 則近憲佑（ほか１名） （１０） 第１図 第２図 ３ トｕ、２ 特開ｎｆｆＧＯ−１８７９１（４） 第３図
Claims (4)
- （１）長尺の被覆管と、この被覆管内軸線方向に積み重
ねられた多数個の短円柱形燃料ペレットと、前記被覆管
の両端にそれぞれそこを密封して固着された上部端栓及
び下部端栓と、前記被覆管内上２部端栓と燃料ペレット
間のプレナム内ｌこ装入され′燃料ペレットを被覆管内
定位置ζこ保持する押え部材とを備え、前記被覆管内に
ヘリウムガスが加圧封入されている核燃料棒において、
前記燃料ペレット間特定複数箇所に核分裂生成ガスの吸
収能を有し燃料ペレットと外周直径がほぼ等しい薄円板
形のゲッタ材をそれぞれ挾み込んだことを特徴とする核
燃料棒。 - （２）ゲッタ材を燃料ペレット積層の中央部附近の燃料
ペレット間特定複数個所に挾み込んだことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の核燃料棒。 - （３）ゲッタ材が多数本の線材を束ねてその軸線方向に
圧縮成形した多孔質の薄円板形をなすことを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の核燃料棒。 - （４） ゲッタ材がその中心軸線を中心とする貫通孔を
備えた薄円板形をなすことを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項に記載の核燃料棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126138A JPS6018791A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 核燃料棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126138A JPS6018791A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 核燃料棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6018791A true JPS6018791A (ja) | 1985-01-30 |
Family
ID=14927609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58126138A Pending JPS6018791A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 核燃料棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6018791A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019511709A (ja) * | 2016-03-08 | 2019-04-25 | テラパワー， エルエルシー | 分裂生成物ゲッター |
-
1983
- 1983-07-13 JP JP58126138A patent/JPS6018791A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019511709A (ja) * | 2016-03-08 | 2019-04-25 | テラパワー， エルエルシー | 分裂生成物ゲッター |
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