JPS6018792A - 高速炉用燃料要素 - Google Patents
高速炉用燃料要素Info
- Publication number
- JPS6018792A JPS6018792A JP58126203A JP12620383A JPS6018792A JP S6018792 A JPS6018792 A JP S6018792A JP 58126203 A JP58126203 A JP 58126203A JP 12620383 A JP12620383 A JP 12620383A JP S6018792 A JPS6018792 A JP S6018792A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- blanket
- pellet
- pellets
- cladding tube
- 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.)
- Granted
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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
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (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、高速炉用燃料要素に係シ、特に高速炉の核分
裂反応の進行の過程で生ずる燃料被覆管の破損を防止し
うる高速炉用燃料要素に関する。
裂反応の進行の過程で生ずる燃料被覆管の破損を防止し
うる高速炉用燃料要素に関する。
高速炉に使用される燃料要素は、第１図に示さく１）
れるように、ステンレス製の燃料被覆管１内に、核分裂
性物質を富化した核燃料からなる燃料ペレット２、およ
び、核分裂親物質を主とする核燃料からなる燃料ペレッ
ト３を、充てんしてなる。核分裂性物質を富化した核燃
料からなる燃料ペレット２を炉心燃料ペレット、核分裂
親物質を主とする核燃料からなる燃料ペレット３をブラ
ンケット燃料ペレットと呼ぶ。燃料ペレットは両者とも
第１図（ｂ）に示すように、長さ約１ｃｒｎ程度の円柱
形をしている。ペレットの直径は、燃料被覆管１の内径
よシも、わずかに小さく、そのため、燃料ペレットと、
燃料被覆管の間には、ギャップ４が生じている。
性物質を富化した核燃料からなる燃料ペレット２、およ
び、核分裂親物質を主とする核燃料からなる燃料ペレッ
ト３を、充てんしてなる。核分裂性物質を富化した核燃
料からなる燃料ペレット２を炉心燃料ペレット、核分裂
親物質を主とする核燃料からなる燃料ペレット３をブラ
ンケット燃料ペレットと呼ぶ。燃料ペレットは両者とも
第１図（ｂ）に示すように、長さ約１ｃｒｎ程度の円柱
形をしている。ペレットの直径は、燃料被覆管１の内径
よシも、わずかに小さく、そのため、燃料ペレットと、
燃料被覆管の間には、ギャップ４が生じている。
現在、ブランケット燃料ペレットは、核分裂親物質であ
る２３１１ ［Ｊ 、 ２４０ ｐ ｕ等の酸化物焼結
体が主に用いられ、炉心燃料ペレットは核分裂親物質２
３ｍ ［Ｊ 、 ２４０ ｐ ｕと共に約１５俤の重量
比で核分裂性物質＋１４１ ｐ ｕ、 １３９ ｐ ｕ
、 ａｓｓ Ｏを含む酸化物焼結体が用いられている。
る２３１１ ［Ｊ 、 ２４０ ｐ ｕ等の酸化物焼結
体が主に用いられ、炉心燃料ペレットは核分裂親物質２
３ｍ ［Ｊ 、 ２４０ ｐ ｕと共に約１５俤の重量
比で核分裂性物質＋１４１ ｐ ｕ、 １３９ ｐ ｕ
、 ａｓｓ Ｏを含む酸化物焼結体が用いられている。
ブランケット燃料ペレットは、炉心燃料ペレット部分の
上下に配置されるの（２） が普通である。炉心燃料ペレット部分では、核分裂性物
質が核分裂を起し、大きな熱エネルギーと、数個の中性
子を放出する。ブランケット燃料ペレット部分では、核
分裂を起す確率は小さいが、核分裂親物質である２８ｍ
［Ｊ 、 ２４０ ｐ １１が、炉心燃料部分から放
出される中性子を吸収し、核分裂性物質＋１４１ｐＨに
変化する反応が起る。発生した熱エネルギーは、燃料被
覆管の外側を流れる冷却材す） ＩＪウムによって除熱
される。
上下に配置されるの（２） が普通である。炉心燃料ペレット部分では、核分裂性物
質が核分裂を起し、大きな熱エネルギーと、数個の中性
子を放出する。ブランケット燃料ペレット部分では、核
分裂を起す確率は小さいが、核分裂親物質である２８ｍ
［Ｊ 、 ２４０ ｐ １１が、炉心燃料部分から放
出される中性子を吸収し、核分裂性物質＋１４１ｐＨに
変化する反応が起る。発生した熱エネルギーは、燃料被
覆管の外側を流れる冷却材す） ＩＪウムによって除熱
される。
核分裂反応に伴って、高い放射能を有する核分裂性生成
物（ＦＰ）が生ずる。ＦＰのうち揮発性を有するものは
、ガスとなって、第１図（ａ）のガスプレナム５に蓄積
される。
物（ＦＰ）が生ずる。ＦＰのうち揮発性を有するものは
、ガスとなって、第１図（ａ）のガスプレナム５に蓄積
される。
燃料被覆管１の役割は、燃料ペレットと冷却材ナトリウ
ムとの接触を防止し、ＦＰＰ２Ｏ燃料要素中に留めて、
外部へ放出しないようにすることである。燃料被覆管１
が破損すると、ＦＰＰ２Ｏ放出が起シ、燃料ペレットと
ナトリウムの接触が起る。核分裂にあずかる燃料ペレッ
トの表面は約９０Ｏｒ以上の高温となるので、ナトリウ
ムの沸とうを招き、原子炉の事故に致る危険性がある。
ムとの接触を防止し、ＦＰＰ２Ｏ燃料要素中に留めて、
外部へ放出しないようにすることである。燃料被覆管１
が破損すると、ＦＰＰ２Ｏ放出が起シ、燃料ペレットと
ナトリウムの接触が起る。核分裂にあずかる燃料ペレッ
トの表面は約９０Ｏｒ以上の高温となるので、ナトリウ
ムの沸とうを招き、原子炉の事故に致る危険性がある。
核分裂生成物のうちセシウム（Ｃｓ）は、比較的高い揮
発性を有し、移動度が大きいために次のような問題を起
すことが知られている。核分裂反応は、炉心燃料ペレッ
ト部分で多く起るので、Ｃ８の生成量も主に炉心燃料ペ
レット部分で大きい。加えて、炉心燃料ペレット部分が
核分裂による放出エネルギーが大きいため、非常に高温
であり、生成したＣｓは、気化して、燃料要素の被覆管
内に放出される。放出されたＣｓは、第１図（ａ）のギ
ャップ４を通って、上下のブランケット燃料部分へ拡散
を始める。ブランケット燃料ペレット部分では、核分裂
反応の割合は小さいので、ペレット温度は、炉心燃料ペ
レットに比べてかなり低い。そのため、拡散してきたＣ
ｓガスは、ブランケット燃料ペレット部分で、固体の金
属Ｏ８となシ、ブランケット燃料ペレット表面に凝着す
る。
発性を有し、移動度が大きいために次のような問題を起
すことが知られている。核分裂反応は、炉心燃料ペレッ
ト部分で多く起るので、Ｃ８の生成量も主に炉心燃料ペ
レット部分で大きい。加えて、炉心燃料ペレット部分が
核分裂による放出エネルギーが大きいため、非常に高温
であり、生成したＣｓは、気化して、燃料要素の被覆管
内に放出される。放出されたＣｓは、第１図（ａ）のギ
ャップ４を通って、上下のブランケット燃料部分へ拡散
を始める。ブランケット燃料ペレット部分では、核分裂
反応の割合は小さいので、ペレット温度は、炉心燃料ペ
レットに比べてかなり低い。そのため、拡散してきたＣ
ｓガスは、ブランケット燃料ペレット部分で、固体の金
属Ｏ８となシ、ブランケット燃料ペレット表面に凝着す
る。
ここで、Ｃ５と、ブランケット燃料ペレットのＵ Ｏ４
との間で、 ２Ｃ８＋ＵＯ４→Ｃ８２ＵＯ４（セシウムウランタイト
）で表わされる反応が起ることが知られている。この反
応で生成した、Ｃ８２ＵＯ４の結晶密度が小さいために
、Ｃ８２ＵＯ４の凝着部分の体積が大きくなり、第２図
に概念的に示すような盛り上りが生ずる。
との間で、 ２Ｃ８＋ＵＯ４→Ｃ８２ＵＯ４（セシウムウランタイト
）で表わされる反応が起ることが知られている。この反
応で生成した、Ｃ８２ＵＯ４の結晶密度が小さいために
、Ｃ８２ＵＯ４の凝着部分の体積が大きくなり、第２図
に概念的に示すような盛り上りが生ずる。
とのＣ３２Ｕ０４による盛シ上シ部分７は、ブランケッ
ト燃料ペレットと、炉心燃料ペレットの境界付近が大き
く、燃料要素の炉内滞在時間が長くなると、被覆管へ応
力が働き、この応力による被覆管の歪によって、ついに
は、燃料被覆管の破損に致る可能性がある。
ト燃料ペレットと、炉心燃料ペレットの境界付近が大き
く、燃料要素の炉内滞在時間が長くなると、被覆管へ応
力が働き、この応力による被覆管の歪によって、ついに
は、燃料被覆管の破損に致る可能性がある。
本発明の目的は、核反応によって発生する（１２ＵＯ４
生成に伴う燃料被覆管の破損を防止しうる高速炉用燃料
要素を提供するにある。
生成に伴う燃料被覆管の破損を防止しうる高速炉用燃料
要素を提供するにある。
Ｃｓｏ凝着および、ｃｓｉＵＯ４の生成しやすい部分が
、炉心燃料ペレットとブランケット燃料ベレットの境界
、および、ブランケット燃料ペレット同志の間隙部分で
あることが実験的に明らかにされている。この点に着目
して、本発明では、Ｃｓ ＊ Ｕ ０４が生成しやすく
、シたがって燃料被覆管の破損の発生しやすい部分で、
ブランケット燃料ベレットの径を小さくし、燃料被覆管
とのギャップを広くとることにより、０８２ＵＯ４の生
成による、体積膨張を吸収するようにした。以下実施例
を用いて本発明の詳細な説明する。
、炉心燃料ペレットとブランケット燃料ベレットの境界
、および、ブランケット燃料ペレット同志の間隙部分で
あることが実験的に明らかにされている。この点に着目
して、本発明では、Ｃｓ ＊ Ｕ ０４が生成しやすく
、シたがって燃料被覆管の破損の発生しやすい部分で、
ブランケット燃料ベレットの径を小さくし、燃料被覆管
とのギャップを広くとることにより、０８２ＵＯ４の生
成による、体積膨張を吸収するようにした。以下実施例
を用いて本発明の詳細な説明する。
第３図に本発明の実施例を示す。第３図（ａ）は本発明
のブランケット燃料ペレットであって、従来のブランケ
ット燃料ペレットに対し、円周に沿う角部を落したもの
である。第３図（ｂ）は、本発明のペレットを被覆管内
に充てんした状態を示す。炉心燃料ペレットは従来と同
じものとする。第４図は、燃料要素の長手方向のＣｓ濃
度の実験結果を示している。局所的に見られるピークは
、ブランケット燃料ペレット間の間隙部分で発生してい
る。
のブランケット燃料ペレットであって、従来のブランケ
ット燃料ペレットに対し、円周に沿う角部を落したもの
である。第３図（ｂ）は、本発明のペレットを被覆管内
に充てんした状態を示す。炉心燃料ペレットは従来と同
じものとする。第４図は、燃料要素の長手方向のＣｓ濃
度の実験結果を示している。局所的に見られるピークは
、ブランケット燃料ペレット間の間隙部分で発生してい
る。
これを、モデル化したグラフが、第５図であって、ペレ
ット間隙でのＣｓ濃度が高いことを示している。したが
って、Ｃ８２Ｃ０４の生成による被覆管破損が起りやす
いのは、ブランケット燃料ペレット同志の間隙部分と考
えられる。第３図の実施例によれば、ブランケット燃料
同志の間隙部分での被覆管とのギャップが大きくなる結
果、この部分でのＣ８２ＵＯ４の生成に基づく被覆管の
破損は防止される。
ット間隙でのＣｓ濃度が高いことを示している。したが
って、Ｃ８２Ｃ０４の生成による被覆管破損が起りやす
いのは、ブランケット燃料ペレット同志の間隙部分と考
えられる。第３図の実施例によれば、ブランケット燃料
同志の間隙部分での被覆管とのギャップが大きくなる結
果、この部分でのＣ８２ＵＯ４の生成に基づく被覆管の
破損は防止される。
第４図によれば、Ｃｓの濃度は、燃料被覆管の内面１咽
２当り最大３Ｘ１０−４ｇ／能２である。
２当り最大３Ｘ１０−４ｇ／能２である。
ここで、
Ｃｓ原子量 Ｍ（Ｃｓ） １３３
Ｃ８２ＵＯ４原子量 Ｍ（Ｃ８２ＵＯ４） ５６８Ｃ８
２ＵＯ４密度 ρ ６．６ｇ／ａｎ３とすれば、蓄積す
るＣ ８３ ＵＯ４の厚さＳはである。したがって、ブ
ランケット燃料ペレットの角を約１００μｍ以上削り落
すこととすれば、被覆管の破損防止対策として十分であ
る。燃料ペレットの角を削り落したことによる燃料ペレ
ットと被覆管の間のギャップの増大は小さいので、ギャ
ップによる熱伝達率の減少は、わずかであυ、燃料ペレ
ット温度にあたえる影響は小さい。したカッて、炉心燃
料ペレットとブランケット燃料ペレットの境界において
、炉心燃料ペレットの角も削シ落とすことにしても、炉
心燃料ペレットの厖度に重大な変化は与えず、被覆管破
損の防止効果をさらに高めることができる。
２ＵＯ４密度 ρ ６．６ｇ／ａｎ３とすれば、蓄積す
るＣ ８３ ＵＯ４の厚さＳはである。したがって、ブ
ランケット燃料ペレットの角を約１００μｍ以上削り落
すこととすれば、被覆管の破損防止対策として十分であ
る。燃料ペレットの角を削り落したことによる燃料ペレ
ットと被覆管の間のギャップの増大は小さいので、ギャ
ップによる熱伝達率の減少は、わずかであυ、燃料ペレ
ット温度にあたえる影響は小さい。したカッて、炉心燃
料ペレットとブランケット燃料ペレットの境界において
、炉心燃料ペレットの角も削シ落とすことにしても、炉
心燃料ペレットの厖度に重大な変化は与えず、被覆管破
損の防止効果をさらに高めることができる。
以上に述べたように、本発明によれば、高速炉用燃料要
素内のセシウムウランタイト生成による燃料被覆管の破
損を防止することができる。
素内のセシウムウランタイト生成による燃料被覆管の破
損を防止することができる。
第１図（ａ）は高速炉用燃料要素の断面図、第１図（ｂ
）は態形ペレットの外観図、第２図はＣＳ ２ Ｕ ０
４生成による被覆管のスウリングを示す概念図、第３図
（ａ）は、本発明の好適な一実施例である燃料要素の局
部縦断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示すブラン
ケット燃料ペレットの形状を示す図、第４図は、燃料要
素内のＣｓ濃度を示す実測結果の特性図、第５図は第４
図のグラフをモデル化した概念図である。 １・・・燃料被覆管、２・・・炉心燃料ペレット、３・
・・ブランケット燃料ペレット、４・・・ギャップ、５
・・・ガスプレナム、６・・・スフリング、７・・・Ｃ
８２ＵＯ４（セシウムウランタイト化物）。 代理人 弁理士 高橋明夫 （０−） 第 （η） ２ 口 （ｂ） （δ） 第 ４− 詔 ￥テ図 ぺυ・、Ｐ割７ｆ阿距尚臣
）は態形ペレットの外観図、第２図はＣＳ ２ Ｕ ０
４生成による被覆管のスウリングを示す概念図、第３図
（ａ）は、本発明の好適な一実施例である燃料要素の局
部縦断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示すブラン
ケット燃料ペレットの形状を示す図、第４図は、燃料要
素内のＣｓ濃度を示す実測結果の特性図、第５図は第４
図のグラフをモデル化した概念図である。 １・・・燃料被覆管、２・・・炉心燃料ペレット、３・
・・ブランケット燃料ペレット、４・・・ギャップ、５
・・・ガスプレナム、６・・・スフリング、７・・・Ｃ
８２ＵＯ４（セシウムウランタイト化物）。 代理人 弁理士 高橋明夫 （０−） 第 （η） ２ 口 （ｂ） （δ） 第 ４− 詔 ￥テ図 ぺυ・、Ｐ割７ｆ阿距尚臣
Claims (1)
- １、燃料被覆管内に、核分裂性物質を富化した核分裂親
物質を主原料とする核燃料を円柱形に成形してなる核燃
料ペレットを充てんした炉心燃料部分と、核分裂親物質
を主原料とする核燃料を円柱形に成形してなる核燃料ペ
レットを充てんしたブランケット燃料部分とを有する高
速炉用燃料要素において、ブランケット燃料部分の核燃
料ペレットの形状を、核燃料ペレットの円周に沿う角部
を削シ落した形状とすることを特徴とする、高速炉用燃
料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126203A JPS6018792A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 高速炉用燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126203A JPS6018792A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 高速炉用燃料要素 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6018792A true JPS6018792A (ja) | 1985-01-30 |
| JPS6335952B2 JPS6335952B2 (ja) | 1988-07-18 |
Family
ID=14929260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58126203A Granted JPS6018792A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 高速炉用燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6018792A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0240832U (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-20 |
-
1983
- 1983-07-13 JP JP58126203A patent/JPS6018792A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6335952B2 (ja) | 1988-07-18 |
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