JPS62209384A - 原子炉燃料集合体 - Google Patents

原子炉燃料集合体

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Publication number
JPS62209384A
JPS62209384A JP61053383A JP5338386A JPS62209384A JP S62209384 A JPS62209384 A JP S62209384A JP 61053383 A JP61053383 A JP 61053383A JP 5338386 A JP5338386 A JP 5338386A JP S62209384 A JPS62209384 A JP S62209384A
Authority
JP
Japan
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fuel
fuel assembly
loaded
water
axial direction
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Pending
Application number
JP61053383A
Other languages
English (en)
Inventor
田辺 朗
塚原 一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to JP61053383A priority Critical patent/JPS62209384A/ja
Publication of JPS62209384A publication Critical patent/JPS62209384A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

  • Physical Or Chemical Processes And 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、沸騰水型原子炉等の軽水型動力炉の炉心に装
荷される燃料集合体に係り、特に高転換・バーナ型原子
炉に好適な燃料集合体に関する。
(従来の技術) 軽水型動力炉(LWR)の炉心に装荷される燃料の中に
は、低エネルギーの中性子を捕獲して核分裂反応を起こ
すウラン235等の核燃料と、中性子を吸収して核分裂
性物質に変るウラン238等の親物質が含まれている。
このため、沸騰水型原子炉などの軽水型動力炉から取一
つ出された使用済燃料の中には、核燃料となるプルトニ
ウム(Pu)が蓄積されており、このプルトニウム(P
u)を使用済燃料の再処理により回収し、回収されたp
uを高速増殖炉(FBR)に使用して核燃料の有効利用
を図れば、理想的な核燃料サイクルが得られることが知
られている。
しかしながら、高速増殖炉の建設コストは、軽水型動力
炉に比べて著しく高いために、高速増殖炉の実用化にと
ってネックになっており、高速増殖炉の実用化時期が遠
のいたという認識が一般的である。このような現状では
多くのプルトニウムが蓄積されたままとなり、核燃料と
して有効に利用されないという不都合がある。
最近では、高速増殖炉を実用化する以前に、プルトニウ
ムを核燃料として再活用する原子炉の研究が積極的に勧
められており、これに適した原子炉として高回転・バー
ナ型原子炉が開発されている。高回転・バーナ型原子炉
は炉心を中心の高回転領域と周辺のバーナ領域との2領
域に分けたもので、高回転領域は減速材対燃料の体積比
(以下水対ウラン比という。)が小さく、転換率を高め
た稠密型燃料集合体が装荷される。高転換領域では減速
材(水)による中性子の減速を抑制し、親物質から核燃
料であるPu−239等を積極的に生成することを目的
としている。また、バーナ領域は水対燃料比を高めて、
燃料の燃焼の向上を図るようにしたもので、具体的には
転換領域で蓄積されたPuなどの燃料を水対燃料比を改
善することにより、燃焼させるものである。
(発明が解決しようとする問題点) 従来の燃料集合体は上記のように構成され、高回転領域
に装荷された燃料集合体をバーナ領域に再装荷する場合
に、高回転用燃料集合体は燃料棒が密に配置されていて
燃料棒間隔が小さく、水対ウラン比を小さくしているの
で、これをそのままバーナ用燃料集合体として用いるこ
とは困難である。このため、高回転部に配設された最初
の稠密な転換用燃料集合体は、2本程度に分離してバー
ナ領域用に適した燃料集合体(燃料棒間隔を大きくした
もの)に再組立する必要が′ある。この結果、燃料集合
体の解体、再組立に多大な時間、労力、経費がかかる等
の問題がある。
本発明はこのような点を考慮してなされたもので、沸騰
水型原子炉のボイド特性を利用し、燃料集合体の解体、
再組立を行なうことなく高回転・バー大型炉心を構成す
ることができる燃料集合体を提供することを目的とする
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 沸騰水型原子炉では、燃料集合体の途中でボイドが発生
しており、燃料集合体の下部タイプレートから供給され
たボイドのないサブクール水は途中で沸騰し、燃料集合
体の上端では、ボイドの割合が70%を超えている。こ
のため、8IIIL!水型原子炉の燃料集合体は、同一
の燃料棒間隔にもかかわらず、途中に発生したボイドに
よって水対ウラン比が軸方向に変化するという特性を持
っている。
本発明に係る原子炉燃料集合体は、このような特性を有
効に利用してなされたもので、燃料集合体を、軸方向の
上部に位置する燃料装填領域と軸方向下部に位置し冷却
水が流出入可能な中空管領域とを有する第1燃料棒と、
軸方向全域に燃料が装填された第2燃料棒とから構成し
、且つ燃料集合体の上下を反転させて炉心に装荷可能と
したことを特徴とする。
(作 用) 本発明においては、燃料集合体を、第1燃料棒と第2燃
料棒とから構成するとともに、上下を反転させて炉心に
装荷可能としているので、この燃料集合体を高回転・バ
ーナ型原子炉に装荷した場合、寿命初期においては、水
対ウラン比が高い燃料集合体の軸方向下部で燃焼してボ
イドを発生させ、一方、燃料が密である軸方向上部では
、その軸方向下部で発生したボイド効果も加わってさら
に水対ウラン比が小さくなるため、天然ウラン等の親物
質(U−238,U−240)から転換したPu (P
u−239,Pu−241)等が次第に蓄積される。
その後、高回転領域に装荷されている燃料集合体を引抜
ぎ、燃料集合体の上下を′反転させて再装荷することに
より、水対ウラン比が低い燃料集合体の軸方向下部領域
では、ボイドのない減速材(水)により、中性子が減速
されて有効に燃焼せしめられ、効果的な平衡炉心サイク
ルが得られる。
(実施例) 以下本発明の一実施例を第1図ないし第3図を参照して
説明する。
第1図および第2図において符号5は、高回転・バーナ
型原子炉に適用される燃料集合体であり、この燃料集合
体5は、燃料棒の全長に亘って燃料が装填されている燃
料棒6と、燃料が装填されている領域と中空管で冷却水
が流通できる領域とを有する燃料棒7とを備えている。
両燃料棒6,7は、第1図に示すようにその上下両端部
に端栓8がそれぞれ設けられており、その上下端側には
、上部タイプレート9および下部タイプレート10がそ
れぞれ配置され、ざらに端栓8に装着した圧縮ばね11
により両タイプレート9,10間に弾圧保持されている
。また両燃料棒6,7の中間部は、第1図および第2図
に示すように、軸方向に適宜間隔をおいて複数個設けた
スペーサ12により所定配列で保持されており、各スペ
ーサ12は、複数の制御棒案内管13により支持されて
いる。
この制御棒案内管13は、クラスタ型制御棒(図示せず
)の挿入、抜出を案内するもので、上下のタイプレート
9,10に挿入された後、ナツトにより固定されている
上部タイプレート9および下部タイプレート10は、第
1図に示すように、例えば六角形状で対称形をなす同一
構造となっでJ3す、両燃料棒6゜7とは反対側面には
、ブレート側辺にそってハンドル14が一体的に形成さ
れ、このハンドル14を介して燃料集合体5を取扱うこ
とができるようになっている。また上下のタイプレート
9,10には、制御棒案内管13を挿通するガイド孔や
燃料棒6,7との嵌合孔(いずれも図示せず)がそれぞ
れ設けられている。
一方、燃料棒7は、第3図(a)、(b)に示すように
被覆管15の上下端部に′端栓8をそれぞれ装着固定し
て形成されており、被覆管15の軸方向中間部には、第
3図(b)に示すように結合柱16が固定されている。
そして被覆管15の結合柱16を介し上部には燃料が装
填され、被覆管15の結合柱16を介し下部は中空管の
ままとなっていて、周面に冷却水流出入用の孔17が多
数穿設されている。
この燃料棒7は、結合柱16の軸方向位置を調節するこ
とにより燃料装填長を責にする複数種類の燃料棒が得ら
れるようになっており、これにより、水対ウラン比を複
数領域に任意に分類できるようになっている。
次に本実施例の作用について説明する。
燃料集合体5を高回転・バーナ型原子炉の高回転領域に
装荷した場合、寿命初期においては、水対ウラン比が高
い燃料集合体5の軸方向下部で燃焼してボイドを発生さ
せ、燃料が密である軸方向上部では、その軸方向下部で
発生したボイド効果も加わって、さらに水対ウラン比が
小さくなる。
このため、天然ウラン等の親物質(U−238゜U−2
40)から転換したPu (Pu−239゜pu−24
1)等が次第に蓄積される。
その後、高回転領域に装荷されている燃料集合体5を引
抜き、燃料集合体5の上下を反転させてバーナ領域に再
装荷する。これにより、水対ウラン比が低い燃料集合体
5の軸方向下部領域では、ボイドのない減速材(水)に
より中性子が減速されて有効的に燃焼せしめられ、効果
的な平衡炉心サイクルが得られる。
また、上部タイプレート9および下部タイプレート10
は同一形状、同一構造であり、スペーサ12についても
形状、構造は一種類であるので、コスI・上非常に有利
である。
また、燃料集合体5は、軸方向に複数の領域に水対ウラ
ン比が分類されるが、燃料棒6.7はすべて長尺で、上
下端部とも圧縮ばね11により弾圧保持されるとともに
、中間部がスペーサ12で保持されるので、流力振動を
小さくすることが可能となる。
また、上下のタイプレート9.−10は、制御棒案内管
13で結合されて剛構造となっているので、取扱い時の
安全性が高い。
なお、前記実施例では、燃料棒7として、燃料装填長が
相互に異なる複数の燃料棒を用いるものについて説明し
たが、必要に応じて一種類としてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、燃料集合体を、軸方向上
部に位置する燃料装填領域と軸方向下部に位置し冷却水
が流出入可能な中空管領域とを有する第1燃料棒と、軸
方向全域に燃料が装填された第2燃料棒とから構成し、
かつ燃料集合体を上下を反転させて炉心に装荷可能とし
ているので、この燃料集合体を高回転・バーナ型原子炉
に装荷した場合、寿命初期においては、軸方向上部で転
換率を高めてpuを生成させることができ、また寿命中
期から末期にかけては、燃料集合体の上下を反転させて
炉心に再装荷することにより、実質的な水対ウラン比が
大きくなってバーナ領域となる。このため、単一の燃料
集合体で高回転・バーナ領域を併せ持つ燃料集合体を提
供でき、転換用燃料集合体からバーナ用燃料集合体への
変換は、燃料集合体の上下を反転させるだけでよく、燃
料集合体の解体、再組立を要せず、作業時間を短縮して
コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す燃料集合体の構成図、
第2図は第1図にn−I線断面図、第3図(a)は中空
管領域を有する燃料棒の詳細図、同図(b)は同様の部
分断面図である。 5・・・燃料集合体、6.7・・・燃料棒、8・・・端
栓、15・・・被覆管、16・・・結合管、17・・・
孔。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第1図 (a )        (b) 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、上部タイプレートと下部タイプレートとを備え、多
    数の燃料棒がスペーサにより保持された燃料集合体にお
    いて、前記燃料集合体は、軸方向上部に位置する燃料装
    填領域と軸方向下部に位置し冷却水が流出入可能な中空
    管領域とを有する第1燃料棒と、軸方向全域に燃料が装
    填された第2燃料棒とを備え、かつ上下を反転させて装
    荷可能とされていることを特徴とする原子炉燃料集合体
    。 2、第1燃料棒は、燃料装填長が軸方向に相互に異なる
    複数種類の燃料棒を有していることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の原子炉燃料集合体。
JP61053383A 1986-03-11 1986-03-11 原子炉燃料集合体 Pending JPS62209384A (ja)

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JP61053383A JPS62209384A (ja) 1986-03-11 1986-03-11 原子炉燃料集合体

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JP61053383A JPS62209384A (ja) 1986-03-11 1986-03-11 原子炉燃料集合体

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JPS62209384A true JPS62209384A (ja) 1987-09-14

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JP61053383A Pending JPS62209384A (ja) 1986-03-11 1986-03-11 原子炉燃料集合体

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01270577A (ja) * 1988-04-20 1989-10-27 Toshiba Ceramics Co Ltd 炭素材料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01270577A (ja) * 1988-04-20 1989-10-27 Toshiba Ceramics Co Ltd 炭素材料

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