JPS6331027Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は被覆管内に複数の中空燃料ペレツト
が封入された原子炉用燃料棒に関するものであ
る。

従来、原子炉に用いられる燃料棒としては一例
として第１図に示すように構成されたものが知ら
れている。即ち、金属被覆管１内に複数個の同一
形状の燃料ペレツト２が積層状に収納されてい
る。この燃料ペレツト２の上部には核分裂生成物
の溜り空間としてプレナム部３が形成され、この
プレナム部３には燃料ペレツト２の移動を防ぐた
めに燃料ペレツト２を下方へ押圧するコイルスプ
リング４が設けられている。そして、前記金属被
覆管１の上下両端に端栓５が溶接され、これによ
り金属被覆管１内に燃料ペレツト２が密封されて
いる。

ところで、最近前記燃料ペレツト２に変えて、
第２図及び第３図に示すように中心部を中空とし
た中空燃料ペレツト６を装填した燃料棒が開発さ
れつつある。中実燃料ペレツトを使用した燃料棒
に対するこのような中空燃料ペレツト６を使用し
た燃料棒の効果を挙げると、 (1) 燃料ペレツトの最高温度を低くすることがで
き、燃料の安全度が向上する。

(2) 燃焼度を高くとることができるため、燃料の
使用サイクルコストが低減する。

(3) 燃料ペレツトの最高温度を低下させることが
できるため、燃料ペレツトの膨張量が少なくな
り、このため金属被覆管に対する燃料ペレツト
の機械的干渉（以下PCMIと云う）が少なくな
る。

(4) 燃料ペレツトの最高温度を低下させることが
できるため、出力上昇時の過度の核分裂生成物
（以下FPと云う）の生成が少なくなる。さらに
燃料ペレツトの中心孔が過渡時の放出FPをプ
レナム部３へ移動させることを容易にし、金属
被覆管内壁面におけるFP濃度を低下させるた
め、金属被覆管の化学的腐食作用（以下PCCI
と云う）が著しく軽減される。

等となる。

ところが、中空燃料ペレツト６においては、出
力変動中に中空燃料ペレツト６が熱膨張差等によ
つて割れ、その破片が落下して中空燃料ペレツト
６の中心の中心孔７の中に入り込み、PCMIを生
じる原因となる場合がある。そこで、これを防ぐ
ためには中心孔７の孔径を小さくするほどよいこ
とになるが、この孔径をあまり小さくしてしまつ
たのでは中空燃料ペレツトの本来の長所が生かさ
れないので、中心孔７の孔径を、通常、中空燃料
ペレツトの外径が８mmφ〜13mmφのものに対しし
て２mmφ〜４mmφとしなければならなかつた。

この考案は前記事情に鑑みてなされたもので、
金属被覆管内に、中心孔が形成された複数の第１
の中空燃料ペレツトと、これら第１の中空燃料ペ
レツト間に介在され、かつこれら第１の中空燃料
ペレツトの中心孔径より小径でしかも内径が１mm
φ〜２mmφの範囲内の中心孔が形成されるととも
に、軸線方向の長さが２mm〜５mmの範囲内とされ
た第２の中空燃料ペレツトとを封入することによ
り、中空燃料ペレツトの長所を生かし、かつ中空
燃料ペレツトのPCMIを減少させることができる
原子炉用燃料棒を提供することを目的とする。

以下、この考案の一実施例を第４図乃至第６図
に基づいて説明する。なお、この実施例において
従来例及び開発例と同一部分には同一符号を付し
てその一部の説明を省略する。但し、この実施例
においては中空燃料ペレツト６を第１の中空燃料
ペレツト６とする。金属被覆管１内には第４図に
示すように複数の第１の中空燃料ペレツト６と、
これら第１の中空燃料ペレツト６間に介在された
第２の中空燃料ペレツト１１とが封入されてい
る。第１の中空燃料ペレツト６の外径は８mmφ〜
13mmφ、中心孔径は２mmφ〜４mmφ、長さは８mm
〜15mm程度とされている。第２の中空燃料ペレツ
ト１１は第５図及び第６図に示すように第１の中
空燃料ペレツト６の中心孔７の孔径より小径の中
心孔（円孔）１２が形成された円板形のもので、
外径は８mmφ〜13mmφ中心孔径は１mmφ〜２mm
φ、長さは２mm〜５mm（第１の中空燃料ペレツト
６の長さの１／３〜１／５）が適当である。これは、中 心孔１２について述べると、中心孔径が２mmφ以
上であると、落下してくる燃料ペレツトの破片を
第２の中空燃料ペレツト１１により阻止して前記
PCMIを防止する効果が少なくなり、中心孔径が
１mmφ以下であると、第２の中空燃料ペレツト１
１の成形加工が困難になるためである。また、第
２の中空燃料ペレツト１１の長さ（厚さ）につい
て述べると、この長さが５mm以上であると、中心
孔１２の孔加工の困難性が急増し、その割には落
下する燃料ペレツトの破片を阻止してPCMIを防
止する効果があがらず、２mm以下であると、成形
加工が困難となるためである。

しかして、上記構成の原子炉用燃料棒が使用さ
れた場合、第２の中空燃料ペレツト１１は、その
軸線方向の長さ（厚さ）が小さいので、たとえ中
心孔１２の孔径が小さくても、第１の中空燃料ペ
レツト６を使用したことによる前記(1)〜(4)の効果
を減殺することは殆どなく、また各第１の中空燃
料ペレツト６間に介在されているので、落下して
くる燃料ペレツトの破片を阻止し、この破片に基
因する前記PCMIを防止する。

以上説明したようにこの考案によれば、金属被
覆管内に、中心孔が形成された複数の第１の中空
燃料ペレツトと、これら第１の中空燃料ペレツト
間に介在され、かつこれら第１の中空燃料ペレツ
トの中心孔径より小径の中心孔が形成された第２
の中空燃料ペレツトとを封入した構成であるか
ら、中空燃料ペレツトを用いたことにより、燃料
ペレツトの最高温度が低く、燃料の使用サイクル
コストが低減し、燃料ペレツトの最高温度を低下
させることができる故に燃料ペレツトの膨張量が
少なくなつて金属被覆管に対する燃料ペレツトの
機械的干渉が低下し、かつ燃料ペレツトの最高温
度を低下させることができる故に出力上昇時の過
度の核分裂生成物が少なくなり、さらに燃料ペレ
ツトの中心孔が過渡時の放出核分裂生成物を金属
被覆管からプレナム部へ移動させることを容易に
し、金属被覆管内壁における核分裂生成物濃度を
低下させて金属被覆管の化学的腐食作用を著しく
軽減し、さらに第１の中空燃料ペレツト間にこれ
ら第１の中空燃料ペレツトの中心孔径より小径
で、かつ内径が１mmφ〜２mmφの範囲内の中心孔
が形成されるとともに、軸線方向の長さが２mm〜
５mmの範囲内とされた第２の中空燃料ペレツトが
介在されているので、この第２の中空燃料ペレツ
トが落下してくる燃料ペレツトの破片を阻止し、
これによりこの破片に基因する燃料ペレツトの機
械的干渉を大幅に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉用燃料棒の一例を示す縦
断面図、第２図は中空燃料ペレツトの平面図、第
３図は中空燃料ペレツトの縦断面図、第４図はこ
の考案の一実施例を示す縦断面図、第５図はその
第２の中空燃料ペレツトの平面図、第６図はその
第２の中空燃料ペレツトの縦断面図である。 １……金属被覆管、６……第１の中空燃料ペレ
ツト、７，１２……中心孔、１１……第２の中空
燃料ペレツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料ペレツトを金属被覆管内に封入した原子炉
   用燃料棒において、前記燃料ペレツトは、中心孔
   が形成された複数の第１の中空燃料ペレツトと、
   これら第１の中空燃料ペレツト間に介在され、か
   つこれら第１の中空燃料ペレツトの中心孔径より
   小径でしかも内径が１mmφ〜２mmφの範囲内の中
   心孔が形成されるとともに軸線方向の長さが２mm
   〜５mmの範囲内とされた第２の中空燃料ペレツト
   とからなることを特徴とする原子炉用燃料棒。