JPS6280581A - 原子炉炉心 - Google Patents

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】 Ｃ発明の技術分野］ 本発明は燃料集合体から構成される原子炉炉心に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点］ 軽水炉において、その炉内に装荷される燃料集合体く以
下バンドルという）は、一定期間炉内に滞在してエネル
ギーを発生すなわち燃焼した後は反応度が不足してそ°
れ以上有効に燃焼することができなくなるため炉外に取
り出される。この取り出されたバンドルすなわち使用済
燃料は、プールで数年間冷却された後再処理工場で再処
理され、そこで燃え残っているウランとプルトニウムは
回収される。回収されたウランやプルトニウムの中には
核分裂性物質がまだかなり燃え残っているためウランは
濃縮され、またプルトニウムは混合酸化物燃料として成
型加工されて、燃料として再び軽水炉に利用される。

しかしながら、上記した燃料再処理工場が商業規模で稼
動するのはかなり先のことであり、その取扱いうも初め
の内は少いことが予想される。

このため、使用済燃料を半永久的に貯蔵しておくための
ｌｌｌ１！設も考えられているが、この方法では使用済
燃料中の核分裂性物質を有効に使わず捨ててしまうこと
になるので不経済である。

また、軽水炉の稼働率を向上させると同時に燃料の経済
性を高めるために、燃料の平均濃縮度を高めることが必
要であるが、このためには燃料の初期反応度を制御棒ま
たはボロン水によって余裕をもって抑えることができる
ようにより多くの可燃性中性子吸収材を燃料集合体内に
混入させなければならない。しかし、このことは中性子
を不経済に利用しているという不具合があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたちので、その目的
は、燃料の燃焼初期においては、バンドルの水対燃料体
積比をやや小さく（ｆ１密型）して、燃料の燃焼初期反
応度を抑えると同時に転換比を向上させることにより中
性子経済を向上させ、燃料の燃焼後期においては、ハン
ドルからこのバンドルの最小単位（以下号ブバンドルと
いう〉を引抜くことにより水対燃料体積比をやや大きく
することにより燃料反応度を高めて燃料取出時の残留核
分裂性物質の串を大幅に減らすことにより再処理をしな
くとも十分経済性が良い原子炉炉心を提供することにあ
る。

［発明の概要］ 本発明は、上記目的を達成するために、バンドルを構成
する燃料ピンの一定本数を束ねてスペーサーで固定した
最小単位をサブバンドルとし、燃料の燃焼前期において
は、これらのサブバンドルが密に集合して１つの燃料集
合体を構成することにより水対燃料体積比は小さく燃料
の転換比が高く反応度は低いが、燃料の燃焼後期におい
ては、バンドルからいくつかのサブバンドルを抜き取り
、残されたバンドルの水対燃料体積比を大きくし、同時
に抜き取ったサブバンドルをいくつか集めて同様の水対
燃料体積比を持つ別のバンドルとし、残されたバンドル
および別のバンドルの反応度を同時に高めることにより
高い燃焼度まで燃焼可能であるようにした原子炉炉心に
関するものである。

そして、バンドルの断面が六角形状のときは、サブバン
ドルの断面も六角形状または三角形状を成すように燃料
ピンを束ね、またバンドルの断面が正方形状のとぎは、
サブバンドルの断面も正方形状を成すように燃料ピンを
束ねたものである。

［発明の実施例Ｊ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の平面図であり、この図は燃
料の燃焼初期における六角型バンドル１内の燃料ピン２
の配置を示している。ここで、六角型の実線は、各サブ
バンドル３を区別するために補助的に描いた線であって
必ずしも実際にこのような線がある訳ではない。なお、
燃料スペーサーは省刻しである。

第２図および第３図は、燃料の燃焼後期における第１図
のバンドル１からサブバンドル３を何体か引抜いた平面
図を示している。この図において、７本のピンが無い部
分４がサブバンドルを引抜いた後で、この部分４には炉
水が入っている。

第４図は第２図および第３図において引抜いたサブバン
ドル３を集めて六角型バンドル５を構成した平面図であ
る。本実施例では７本ビンを六角形に束ねたものをサブ
バンドルとしているため、これらを集めてバンドルを組
立てるときには第４図に示すように三角型の本領１ｉｉ
Ｉ６ができる。この三角形の水領域６は、第１図〜第３
図のように燃料ピンが入っていてもよいし、また、バン
ドルの機械的強度を増すために構造材を兼ねた水棒であ
ってもよい。

第５図は本発明の他の実施例の平面図である。

本実施例では六角格子バンドル１０が示されており、三
角形のサブバンドル１２から構成されている。燃料の燃
焼後期においては第６図または第７図に示ずように組み
替えを行なう。燃料ピン１１がない部分１３は、サブバ
ンドル１２を引き扱いた後でこの部分１３には炉水が入
っている。

第８図は本発明のさらに他の実施例の平面図である。本
実施例のバンドル１４は正方格子状のサブバンドル１６
から構成されている。本実施例では３ｘ３の点線で囲ん
だ領域がサブバンドル１６である。燃料の燃焼後期にお
いては、第９図または第１０図のように組み替えられる
。燃料ピン１５がない部分１７は、サブバンドル１６を
引き抜いた後でこの部分１７には炉水が入っている。

第１１図で示すバンドル１８は第８図の変形例であり、
第８図に比べて一行一列多く配列した構成となっている
。燃料の燃焼前期は第１１図で示すような構成あるが、
燃料の燃焼後期においては第１２図で示すように組み替
えられる。燃料ピン１５がない部分２０は、サブバンド
ル１９を引き扱いた後でこの部分２０には炉水が入って
いる。

ところで、従来の原子炉燃料は再組立てする際に燃料ビ
ン単位で行なっているので、スペーサーからの着脱など
で細心の注意が要求されると同時にその再組立工程も燃
料ピンの数に比例して著しく多くなるため商業規模で再
組立てを行うことは極めてコストのかかるものであった
。

これに対して、上記した本実施例によれば、燃料の再組
立てはサブバンドル単位で行うため、燃料ビン単位の移
動に比して比較的容易であると同時にその工程も燃料ビ
ン単位に比べて少ないので、再組立てを経済的に実施す
ることができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、燃料の再組立て
はサブバンドル単位で行うため、燃料ビン単位の移動に
比して比較的容易であると同時にその工程も燃料ビン単
位に比べて少ないので、再組立てを経済的に実施するこ
とができる。しかも、これによってバンドルは従来技術
よりもより＾い燃焼度まで炉内に滞在できるため燃料経
済性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図、第８図および第１１図はいずれも本発
明の異なる実施例の燃料の燃焼前期の平面図、第２図〜
第４図、第６図〜第７図、第９図〜第１０図及び第１２
図はいずれも上記した本発明の異なる実施例の燃料の燃
焼後期の平面図である。 １．５．１０．１４．１８・・・バンドル２．１１．１
５・・・燃料ピン ３．１２．１６．１９・・・サブバンドル（８７３３）
代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名） 箪　　１　図 第２図 第３図 第　　４　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）バンドルを構成する燃料ピンの一定本数を束ねて
   スペーサーで固定したものをサブバンドルとし、前記燃
   料の燃焼前期においてはこれらのサブバンドルが密に集
   合して１つのバンドルを構成することにより水対燃料体
   積比は小さく燃料の転換比が高く反応度は低いが、前記
   燃料の燃焼後期においてはバンドルからいくつかのサブ
   バンドルを抜き出して、残されたバンドルの水対燃料体
   積比を大きくし、同時に抜き出したサブバンドルもいく
   つか集めて同様の水対燃料体積比を持つ別のバンドルと
   し、残されたバンドルおよび別のバンドルの反応度を同
   時に高めることにより高い燃焼度まで燃焼可能であるよ
   うにしたことを特徴とする原子炉炉心。
2. （２）バンドルの断面が六角形状のときは、サブバンド
   ルの断面は六角形状または三角形状を成すように燃料ピ
   ンを束ねている特許請求の範囲第１項記載の原子炉炉心
   。
3. （３）バンドルの断面が正方形状のときは、サブバンド
   ルの断面は正方形状を成すように燃料ピンを束ねている
   特許請求の範囲第１項記載の原子炉炉心。