JPS60262090A - 原子炉 - Google Patents

原子炉

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JPS60262090A
JPS60262090A JP59118301A JP11830184A JPS60262090A JP S60262090 A JPS60262090 A JP S60262090A JP 59118301 A JP59118301 A JP 59118301A JP 11830184 A JP11830184 A JP 11830184A JP S60262090 A JPS60262090 A JP S60262090A
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JP
Japan
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fuel
core
uranium
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reactor
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Pending
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JP59118301A
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English (en)
Inventor
光也 中村
持田 貴顕
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子炉に係シ、特にウラン・プルトニウム混
合酸化物燃料とウラン燃料を装荷して、燃料取替体数を
削減するのに好適な原子炉に関する。
〔発明の背景〕
特開58−207155 原子炉は約1年間運転した後、定期検査を行ない、その
際、炉心に装荷されている燃料集合体の約1/4〜1/
3を新燃料と取替えている。燃料取替えは、運転中の最
大出力燃料の炉心平均燃料出力に対する比(径方向ピー
キング)を最小とすることを目的としたもの、燃料経済
性を最大とすることを目的としたもの、および燃料交換
作業を最少とすることを目的としたもの、等の考え方の
違いによって同じ燃料取替体数でも何通りもの炉内装荷
パターンが可能である。
燃料交換作業を最少とすることを目的とした燃料装荷パ
ターンについては特開58−207155に示されてお
シ、これを第2図により説明する。
この図は成るサイクルの時点における原子炉内の燃料集
合体の装荷パターンを示したもので1、小さな正方形一
つが燃料集合体一体を表わしている。図中、1は炉内滞
在1サイクル目の燃料集合体、以下2ないし6はそれぞ
れ炉内滞在2ないし6サイクル目の燃料集合体を示す。
この図に示す燃料装荷パターンでは、炉内滞在1サイク
ル目に装荷された燃料はその後最終的に炉外へ取出され
るまでその位置から動くことがない。すなわち、図中の
符号を0枠で囲んでいない炉心内側領域では炉内滞在1
サイクル目から4サイクル目まで各燃料が同一位置から
動かず、4サイクル滞在後5サイクル目となった燃料が
炉外へ取出されるものである。また図中の符号を○枠で
囲んでいる炉心外周領域では炉内滞在1サイクル目から
6サイクル目まで各燃料が同一位置から動かず、6サイ
クル滞在後7サイクル目となった燃料が炉外へ取出され
るものである。上述のような装荷パターンは、定期検査
における実際の燃料交換作業時には、炉外へ燃料が取出
された後の位置に新燃料を装荷するだけであり、他の燃
料が炉心内を移動することがないので、燃料交換作業を
最少にするという観点からは最適な燃料装荷パターンで
あり、定期検査期間の短縮、プラント利用率向上という
利点がある。
2 図中の符号を○枠で囲んでいない炉心内側領域にお
いては、4サイクル滞在後5サイクル目となった燃料が
炉外へ取出され、図中の符号を○枠で囲んだ炉心外周領
域においては、6サイクル滞在後7サイクル目となった
燃料が炉外へ取出される理由を以下に説明する。
第3図は、第2図の燃料装荷パターンを採用した炉心を
径方向同心円状に5領域に分け、ウラン濃縮度約3.3
重量係の新燃料を装荷して数サイクル運転した後の平衡
サイクルにおける各領域の1サイクル当り平均出力を、
炉心平均出力を1.0として規格化した相対出力値で表
わしたもめである。
第3図において領域1〜4は第2図で符号を○枠で囲っ
ていない内側領域、領域5は第2図で符号を○枠で囲っ
た外周領域に相当する。
炉心外周領域の出力は、炉心平均出力の約50係でしか
ないため、炉心外周領域に装荷された燃料を、炉内に4
サイクル滞在させた後5サイクル目で炉外に取出した場
合の取出燃焼度は、炉心内側領域に4サイクル滞在させ
5サイクル目で炉外に取出した場合の約50係にしかな
らない。この、、わ、P7゜いよよやあ、え、わ。よエ
エオ !増加させるため、炉心内側領域では4サイクル
滞在させ5サイクル目で取出しているのに対し、炉心外
周領域では6サイクル滞在させ7サイクル目で取出して
いる。
一方、プルトニウムの有効利用、省ウラン化を図るため
に軽水炉用ウラン−プルトニウム混合酸化物燃料(以下
MOX燃料という)の適用が検討されている。
第5図は、BWR用アイランド型MOX燃料のウラン・
プルトニウム分布例を示したもので、1〜4の数字で示
された燃料棒は、ウラン燃料棒を示し、番号の少ないも
のほど235U重量率が高いことを示している。Wはウ
ォーターロッドを、Gはウラン燃料棒にガドリニアを金
石させた燃料棒を示し、Pi + PRは天然ウランに
酸化プルトニウムを混合させたMOX燃料棒を示し、P
lはP。
よりも多くのプルトニウムを含んでいる。本例に示した
アイランド型MOX燃料集合体では、で示される230
U含有率は、2.20 Wlo、で示されるP n f
富化度は、1.04W10、で示されるP2O,富化度
は、1.53W10゜で示される核分裂性物質重量率は
3.24W10である。本例に示すように、アイランド
型MOX燃料集合体では、制御棒に隣接するノ(ンドル
外周部燃料棒をプルトニウムにしないで、ウラン燃料と
しておシ、ウラン燃料集合体と同等の制御棒価値、ボイ
ド係数を持つことが特徴である。
一方、第6図は、BWR用ディスクリート型MOX燃料
集合体の設計例で、P、〜P、の数字で示された燃料棒
は、天然ウランに、p、o、を混合させたMOX燃料棒
で、数字の少ないものほど、よシ多くのプルトニウムを
含むことを示し、Wはウォーターロッドを示しGで示し
たも、のは、ガドリニア入シのMoX燃料棒である二本
例に示したディスクリート型MoX燃料集合体では、!
A″U含有率は 0.68W10 P++f富化度は 2.58W10 P60.富化度は3.78W10 核分裂性物質重量率は3.26W10 である。
ディスクリート型MoX燃料集合体では、プルトニウム
をウラン燃料と混在させて、全燃料棒に分散させておシ
、よシ多くのプルトニウム装荷量を確保できることが特
徴である。
しかしながら、これらのMoX燃料を炉心に装荷する際
に、MoX燃料の特性を活かした装荷法により燃料取替
体数の削減を図った検討は、あオシされてなかった。
〔発明の目的〕
、 本発明0目的は・前述した燃料交換作業を最小にす
るという観点からは最適な燃料装荷パターンを有する炉
心に、MoX燃料を適用し、このMoX燃料の特性を活
かした燃料装荷法にょシ、燃料取替体数を削減しプルト
ニウムの有効利用、省ウラン化を図る原子炉炉心を提供
することにある。
〔発明の概要〕
MoX燃料及び二酸化ウラン燃料の燃焼に伴う無限増倍
率の変化を第4図に示す。第4図において、11は二酸
化ウラン燃料、12は天然ウランベースのMoX燃料、
13は減損ウランペースのMoX燃料の燃焼に伴う無限
増倍率の変化を示す。
第2図に示す炉心において、周辺領域の二酸化ウラン燃
料集合体が取出される燃焼度は約23GWd/lであシ
、取出時の無限増倍率は約1.00である。一方、Mo
X燃料の取出時の無限増倍率が二酸化ウラン燃料と同じ
約1.00 Kなる燃焼度は、第4図よシ約26GWd
/lとなシ、MoX燃料の方が二酸化ウラン燃料よりも
長く炉心に装荷しておくことができる。第2図に示した
原子炉において、外周領域に装荷された燃料の1サイク
″′間の増分燃焼度は約40Wd/を程度″′Cある 
iので、MoX燃料は二酸化ウラン燃料よシも1サイク
ル長く炉心に装荷しておくことができることになる。
また、MoX燃料はウランよシも熱中性子吸収断面積の
大きいプルトニウムを含んでいるため、通常の沸騰水型
原子炉(以下BWRという)に装荷した場合には、熱中
性子束が不足する。このため減速材を増やす必要がある
。炉心外周領域には減速材である水が炉心内部領域よシ
も竺<存在するため、炉心外周領域にMoX燃料を装荷
することは、炉心内部領域に装荷する□よシもMoX燃
料の特性を活かすことができる。
従って、装荷され九燃料は最終的゛に炉外に取出される
まで移動しない炉心(取量ノーシャツフル炉心という)
において、MoX燃料を炉心外周領域に装荷°するのが
1、MoX燃料の特性を活かす一番良い方法である。こ
の考えに基でき、以下、実施例を説明する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図に示す燃料装荷パターンは第2図の燃料装荷パターン
とほぼ同じものであシ、図中、符号1は炉内滞在1サイ
クル目の燃料集合体、以下、符号2〜7はそれぞれ炉内
滞在2〜7サイクル目の燃料集合体を示す。装荷された
燃料は最終的に取出されるまでその位置から動くことは
ない。すなわち、第1図で符号15で示される符号をO
枠で囲んでいない領域では4サイクルの期間中、また、
符号14で示される符号をO枠で囲んでいる領域では7
サイクルの期間中、燃料が同じ位置で燃焼した後に炉外
へ取出される。
第1図で符号を○枠で囲んでいない炉心内側領域には、
初期ウラン濃縮度が約3.3重量%の燃料を装荷し、符
号を○枠で囲んだ炉心外周領域には、第4図で燃焼に伴
う無限増倍率が示されている天然ウランベースのMoX
燃料を装荷する。第2図に示す炉心において、周辺領域
の二酸化ウラン燃料が取出される燃焼度は約23GWd
/lであシ、取出時の無限増倍率は約i、ooである。
一方、MoX燃料の取出時の無限増倍率が二酸化ウラン
燃料と同じ約1.Ooになる燃焼度は、第4図よシ約2
6GWd/lである。このため、符号を○枠テ囲んだ炉
心外周領域に装荷された二酸化ウラン燃料は、1サイク
ルの間の増分燃焼度が約40Wd/lであるので6サイ
クル滞在後7サイクル目で取出していたが、天然ウラン
ベースのMOX燃料については炉心に7サイクル滞在さ
せた後8サイ7クル目で取出すことが可能となる。これ
により、炉心外周領域に装荷される燃料の取替体数を1
サイクルにつき約2本減することができる。
次に、天然ウランベースのMOX燃料ではなく、第4図
で燃焼に伴う無限増倍率が示されている減損ウランベー
スのMOX燃料を装荷した場合の実施例について述べる
この場合も、前記の天然ウランベースのMOX燃料を装
荷した場合と同様に炉心外周領域に装荷される燃料の取
替体数を1サイクルにつき約2本減することができる。
さらに、天然ウランではなく減損ウランを用いるため、
より一層省ウラン化に効果的である。
ゝ 〔発明の効果〕 本発明によれば、ノーシャツフル炉心において、炉心外
周領域にMOX燃料を装荷することによシ、燃料取替体
数を約2本減することができ、プルトニウムの有効利用
、省ウラン化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は禾発明の一実施例による燃料装荷パターンを示
す図、第2図は従来の原子炉の燃料装荷パターンを示す
図、第3図は第2図の従来原子炉の径方向領域毎の相対
出力値を示す図、第4図は二酸化ウラン燃料とMOX燃
料の燃焼に伴う無限増倍率の変化を示す図、第5図は沸
騰水型原子炉用アイランドmMox燃料集合体ウラン・
プルトニウム分布例を示す図、第6図は沸騰水型原子炉
用ディスクリ−)WMOX燃料集合体ウラン・プルトニ
ウム分布例を示す図である。 11・・・二酸化ウラン燃料の燃焼に伴う無限増倍率の
変化、12・・・天然ウランペースのMOX燃料の燃焼
に伴う無限増倍率の変化、13・・・減損ウランベース
のMOX燃料の燃焼に伴う無限増倍率の変イ8.14 
、!P1.Mj!l#−t’ M OX!Rd(!!?
[’j ah ’る領域、15・・・炉心内側領域で二
酸化ウラン燃料を装荷する領域。 代理人 弁理士 高橋F!A6夫 第2圀 第3図 第 4 図 第5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 多数の燃料要素である燃料集、合体を装荷した原
    子炉炉心において、炉心は内側領域と外周領域に分割さ
    れておシ、装荷された燃料要素が所定回数のサイクルの
    間炉心内の同一場所に留まる燃料装荷パターンに従って
    装荷されており、かつ内側領域には二酸化ウラン燃料が
    、外周領域にはウラン・プルトニウム混合酸化物燃料が
    装荷されていることを特徴とする原子炉。
JP59118301A 1984-06-11 1984-06-11 原子炉 Pending JPS60262090A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6316292A (ja) * 1986-07-09 1988-01-23 株式会社東芝 原子炉燃料装荷方法
JPS63172990A (ja) * 1987-01-12 1988-07-16 株式会社東芝 沸騰水型原子炉
JP2011128103A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Nuclear Fuel Ind Ltd 沸騰水型原子炉炉心
JP2016125971A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 原子炉炉心及び燃料集合体装荷方法

Cited By (4)

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