JPS6355495A - 原子炉の炉心 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軽水減速型原子炉に係り、特に、燃料棒密度
が異なる燃料集合体を炉心半径方向に配した沸騰水型原
子炉に関する。

〔従来の技術〕

核燃料の有効利用をはかる方法として、ワンススル一方
式がある。これは親核物質ウラン２３８からプルトニウ
ム２３９への転換を多くし、再処理をせずに続いてプル
トニウム２３９を焼す方法である。この例として、高転
換バーナ型炉心（特開昭６１−１２９５９４号公報）が
ある。この炉心は二種類の燃料集合体で構成されており
、各領域の水素原子数密度対燃料原子数密度比（以下Ｈ
／Ｕと記す）を変更している。

高転換領域では中性子の平均エネルギを高くするためＨ
／Ｕを小さくする必要がある。このため、稠密格子燃料
を用いる。また、バーナ領域では逆にＨ／Ｕを大きくす
る必要があり、疎格子燃料を用いる。こ炉心では、現行
炉心と同様に燃料集合体入ロオリフ不スロ径として−様
な口径を用いて゛いる。沸騰水型高転換バーナ炉では二
つの領域の燃料格子間隔が異なるため、−様なオリフィ
ス口径の場合にも、稠密格子燃料は出力が高く沸騰によ
る気泡体積率（以下ボイド率とする）が疎格子燃料に比
べて高い。このため、Ｈ／Ｕは高転換領域で小さく、バ
ーナ領域で大きくなり各領域の特性が改善されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術における一様オリフイスを高転換バーナ炉に適
用した場合、稠密格子燃料があるため、炉心圧損が増大
するという問題があった。

本発明の目的は、稠密格子燃料や疎格子燃料を並用した
多領域炉心から構成された沸騰水型高転換バーナ炉にお
いて、圧損を小さくする炉心を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成すめため、本発明では燃料棒密度が高い
稠密格子燃料の入口オリフィス口径を、燃料棒密度が低
い疎格子燃料に比べて小さくしている。

〔作用〕

第７図に二つの領域のオリフィス口径を変えた場合の領
域間のボイド率差に対する圧損の変化を示す。高転換領
域の稠密格子燃料は燃料棒本数が多いため、一般に流路
面積が狭く出力が高い。逆に、バーナ領域の疎格子燃料
は燃料棒本数が少ないため、一般に流路面積が広く、出
力が低い。従つて、稠密格子燃料側は流動抵抗が大きい
ため、冷却水が入りにくく、容易に沸騰してボイド率が
高くなる。逆に、疎格子燃料はボイド率が低くなる。

二つの領域のオリフィス口径を等しくした状態から高転
換領域のオリフィス口径を小さくし、バーナ領域のオリ
フィス口径を大きくした場合、第７図の矢印の方向に変
化し、二領域のボイド率の差が広がり、炉心の圧損が低
下する。

このように稠密格子燃料を用いた高転換領域の入口オリ
フィス口径を小さくし、疎格子燃料を用いたバーナ領域
の入口オリフィス口径を大きくすることにより、全体の
圧損を低下させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例である炉心の概略横断面図で
ある。炉心中心領域１には稠密格子の燃料集合体６１Ａ
が配置されており、その周囲領域２には疎格子の燃料集
合体６１Ｂが配置されている。燃料集合体６１Ａ、６１
Ｂ内部には図中黒丸で示した位置にクラスタ型制御棒６
４が挿入できるようにシングル管５が置かれている。ま
た、疎格子燃料集合体６１Ｂには中性子の減速効果を良
くするために、内部に気泡を含まない水ロッド６が配置
されている。

燃料集合体６１Ａ及び６１Ｂの下端にオリフィス孔１２
を有するオリフィス板１４がそれぞれ取付けられている
。燃料集合体６１Ａに設けられたオリフィス板１４のオ
リフィス孔１２は、燃料集合体６１Ｂのそれに比べて小
さい。

第２図ないし第４図に本発明で用いる燃料集合体の一実
施例を示す。燃料集合体は複数の燃料棒１５、下部タイ
プレート１６．上部タイプレート１７及びスペーサ１８
をもつ。２１は搬送用ハンドルである。下部タイプレー
ト１６及び上部タイプレート１７は、正六角形をしてい
る。燃料棒１５は、その両端が下部タイプレート１６及
び上部タイプレート１７にそれぞれ保持される。燃料棒
１５はチャンネルボックス２３内に正六角形になるよう
に配置されている。燃料棒１５のうち何本かはタイロッ
ド１５Ａであり、その両端は下部タイプレート１６及び
上部タイプレート１７に固定されている。

燃料集合体下端には、下部炉心支持板５６に挿入し、保
持するための円筒部１６Ａがあり、下部タイプレート１
６と放射状に配置された複数の連結板１６Ｂで結合され
ている。円筒部１６Ａの内部には、冷却材の流量を制御
するための入口オリフィス孔１２と制御棒が通るための
孔１３をもったオリフィス板１４が取付けられている。

第５図は本発明による炉心を用いたことによる効果を示
した図である。横軸に高転換領域のＨ／Ｕを縦軸に高転
換バーナ炉全体の中性子無限増倍率をとり、バーナ領域
のＨ／Ｕをパラメータとした時の関係を示している。高
転換領域のＨ／Ｕを小さくすると炉心全体の中性子無限
増倍率が増大して、炉心の反応度が高くなり、特性が改
善される０図中に示した矢印は、始点が二領域のボイド
率を等しくした時の状態で、終点が本発明によつて得ら
れた状態を示している。高転換領域のボイド率が増大し
Ｈ／　Ｕが小さくなったことにより、この効果が得られ
たものである。

第６図は本発明の他の実施例を示す炉心の横断面図であ
る。本実施例ではバーナ領域２で用いられている疎格子
燃料集合体６１Ｂでは水ロッド６が多数挿入されている
ため、流路面積は高転換領域１の燃料集合体６１Ａの流
路面積と等しい、これは水ロンドを増やすことにより、
Ｈ／Ｕを増やすように改良したものである。本実施例で
高転換領域のオリフィス口径を小さくし、バーナ領域の
オリフィス口径を大きくした場合には、バーナ領・域の
ボイド率が低くなるため、オリフィス口径を変えない場
合に比べてＨ／Ｕの改善効果が大きい。

また、流量配分により、稠密格子燃料ではボイド率が高
くなるため、Ｈ／Ｕが低くなり、反応度を抑え、逆に疎
格子燃料ではボイド率が低くなるためＨ／　Ｕが高くな
り、反応度を増やして高燃焼度を達成することができ、
炉心の経済性を高めることができる。また、本発明によ
り沸騰水型高松換バーナ炉の高転換領域での高転換特性
、バーナ領域での高いバーナ効率を達成することができ
る。

また、高転換バーナ炉の高転換領域ではボイド率が高く
なるため水力不安定が起こりやすいが、入口オリフィス
口径を小さくすることにより、単相流部の圧損を増やす
ことになり、水力安定性を高めることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料棒密度が異なる燃料集合体を用い
た沸騰水型高転換バーナ炉において、稠密格子燃料を用
いた場合にも、炉心圧損を増加させない様にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の炉心の横断面図、第２図な
いし第４図は第１図の炉心で使用する燃料集合体の構造
図、第５図は本発明による効果の説明図、第６図は本発
明の他の実施例の炉心の横断面図、第７図は二領域の平
均ボイド率の差に対する炉心圧損の関係を示す特性図で
ある。 ６１Ａ・・・稠密格子燃料集合体、６１Ｂ・・・疎格子
燃料集合体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の燃料棒を束ね筒状のチャンネルボックス内に
   入れたものを燃料集合体とし、前記燃料棒の密度が異な
   る前記燃料集合体を半径方向に配置した炉心において、 前記燃料棒の密度が大きい前記燃料集合体の入口オリフ
   ィス口径を密度が小さい前記燃料集合体の前記入口オリ
   フィス口径に比べて小さくしたことを特徴とする原子炉
   の炉心。