JPS6356513B2 - - Google Patents
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- JPS6356513B2 JPS6356513B2 JP59278823A JP27882384A JPS6356513B2 JP S6356513 B2 JPS6356513 B2 JP S6356513B2 JP 59278823 A JP59278823 A JP 59278823A JP 27882384 A JP27882384 A JP 27882384A JP S6356513 B2 JPS6356513 B2 JP S6356513B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、プルトニウム−ウラン混合酸化物を
使用した圧力管型原子炉用のクラスタ型燃料集合
体の改良に関し、更に詳しくは、全プルトニウム
に対する240Puの比率が他の燃料棒より大きい高
次プルトニウム混合酸化物燃料棒を複数本ほぼ対
称的な位置に配置し、局所ピーキングを許容値内
に抑さえつつ、燃焼の進んだ燃料集合体との間の
出力ミスマツチを抑制し、かつ冷却材ボイド反応
度等の炉心特性を変えないようにした圧力管型原
子炉用高燃焼度燃料集合体に関するものである。
使用した圧力管型原子炉用のクラスタ型燃料集合
体の改良に関し、更に詳しくは、全プルトニウム
に対する240Puの比率が他の燃料棒より大きい高
次プルトニウム混合酸化物燃料棒を複数本ほぼ対
称的な位置に配置し、局所ピーキングを許容値内
に抑さえつつ、燃焼の進んだ燃料集合体との間の
出力ミスマツチを抑制し、かつ冷却材ボイド反応
度等の炉心特性を変えないようにした圧力管型原
子炉用高燃焼度燃料集合体に関するものである。
［従来の技術］
圧力管型原子炉において高燃焼度を目指す場
合、燃料中の核分裂性物質濃度（235U＋239Pu＋
241Pu）を増加させる必要があるが、これに伴つ
て出力ミスマツチが増大するという問題が生じ
る。ここで「出力ミスマツチ」とは、バツチ式に
燃料交換を行つた時、新燃料の方が燃焼の進んだ
燃料より余計に出力が出ることに起因する出力の
アンバランスをいう。このような出力ミスマツチ
を抑制するため、従来技術では酸化ガドリニウム
等のバーナブルポイズン（可燃性中性子毒物）入
りの燃料が燃料集合体内に組み込まれている。
合、燃料中の核分裂性物質濃度（235U＋239Pu＋
241Pu）を増加させる必要があるが、これに伴つ
て出力ミスマツチが増大するという問題が生じ
る。ここで「出力ミスマツチ」とは、バツチ式に
燃料交換を行つた時、新燃料の方が燃焼の進んだ
燃料より余計に出力が出ることに起因する出力の
アンバランスをいう。このような出力ミスマツチ
を抑制するため、従来技術では酸化ガドリニウム
等のバーナブルポイズン（可燃性中性子毒物）入
りの燃料が燃料集合体内に組み込まれている。
圧力管型原子炉用燃料集合体におけるバーナブ
ルポイズンの利用に関しては、例えば実開昭58−
186496号公報に記載されている。
ルポイズンの利用に関しては、例えば実開昭58−
186496号公報に記載されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしバーナブルポイズン入り燃料棒を使用し
た圧力管型原子炉用の燃料集合体には、次のよう
な欠点があつた。即ち、 (a) 出力ミスマツチの抑制をある期間接続させ
るためには、濃度の高いバーナブルポイズン
を燃料中に添加する必要があるが、そのよう
にするとバーナブルポイズンが燃焼末期まで
残り、燃焼度が低下すること、 (b) プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料にバ
ーナブルポイズンを添加する場合、既設の混
合酸化物燃料製造ラインへのバーナブルポイ
ズンの混入を防ぐため新たに別の製造ライン
を設ける必要があること、 等である。
た圧力管型原子炉用の燃料集合体には、次のよう
な欠点があつた。即ち、 (a) 出力ミスマツチの抑制をある期間接続させ
るためには、濃度の高いバーナブルポイズン
を燃料中に添加する必要があるが、そのよう
にするとバーナブルポイズンが燃焼末期まで
残り、燃焼度が低下すること、 (b) プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料にバ
ーナブルポイズンを添加する場合、既設の混
合酸化物燃料製造ラインへのバーナブルポイ
ズンの混入を防ぐため新たに別の製造ライン
を設ける必要があること、 等である。
本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、バーナブルポイズンを使用することな
しに出力ミスマツチを抑制できる圧力管型原子炉
用燃料集合体を提供することにある。
を解消し、バーナブルポイズンを使用することな
しに出力ミスマツチを抑制できる圧力管型原子炉
用燃料集合体を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
プルトニウムは使用済燃料の再処理によつて抽
出されるが、原子炉の形式、濃縮度、燃焼度、リ
サイクル回数等によつてプルトニウムの同位体組
成比（239Pu，240Pu，241Pu，242Pu等の存在割合）
が異なる。例えば軽水炉から取り出されるプルト
ニウムの平均組成は、 239Pu：240Pu：241Pu，242Pu＝58：24：14：４
である。
出されるが、原子炉の形式、濃縮度、燃焼度、リ
サイクル回数等によつてプルトニウムの同位体組
成比（239Pu，240Pu，241Pu，242Pu等の存在割合）
が異なる。例えば軽水炉から取り出されるプルト
ニウムの平均組成は、 239Pu：240Pu：241Pu，242Pu＝58：24：14：４
である。
ところが、実際にはプルトニウム組成にばらつ
きがあり、特に燃焼が進んだり、リサイクル数が
多いと高次プルトニウム（240Pu，241Pu，242Puが
多い）が増加する。軽水炉で高次プルトニウムを
利用すると240Puの吸収の影響により燃焼度の大
幅な低下が生じるが、新型転換炉では、エネルギ
ーの低い中性子が多いため（エネルギースペクト
ルが軟らかいため）高次プルトニウムの燃焼度に
与える影響は小さい。しかし、新型転換炉でも
240Puの含有率が30％以上になると初期反応度は
低下する。
きがあり、特に燃焼が進んだり、リサイクル数が
多いと高次プルトニウム（240Pu，241Pu，242Puが
多い）が増加する。軽水炉で高次プルトニウムを
利用すると240Puの吸収の影響により燃焼度の大
幅な低下が生じるが、新型転換炉では、エネルギ
ーの低い中性子が多いため（エネルギースペクト
ルが軟らかいため）高次プルトニウムの燃焼度に
与える影響は小さい。しかし、新型転換炉でも
240Puの含有率が30％以上になると初期反応度は
低下する。
本発明はこのような特性に着目して出力ミスマ
ツチを抑制するものであり、核燃料物質としてプ
ルトニウム−ウラン混合酸化物を使用した多数の
燃料棒のうちの複数本を、全プルトニウムに対す
る240Puの比率が他の燃料棒より高い高次プルト
ニウム混合酸化物燃料棒とし、該高次プルトニウ
ム混合酸化物燃料棒をほぼ対称的に配設した構成
の圧力管型原子炉用燃料集合体である。
ツチを抑制するものであり、核燃料物質としてプ
ルトニウム−ウラン混合酸化物を使用した多数の
燃料棒のうちの複数本を、全プルトニウムに対す
る240Puの比率が他の燃料棒より高い高次プルト
ニウム混合酸化物燃料棒とし、該高次プルトニウ
ム混合酸化物燃料棒をほぼ対称的に配設した構成
の圧力管型原子炉用燃料集合体である。
ここで高次プルトニウム混合酸化物燃料棒とし
ては、全プルトニウムに対する240Puの比率が30
〜60％程度のものが用いられる。ここで240Puの
上限を60％とした根拠は、再処理により取り出さ
れるプルトニウム中の240Puの比率が60％を超え
ることはほとんどないと考えられるからである。
そしてその挿入本数は、通常３本以上であり、燃
料配列上、内層および／または中間層に規則的に
ほぼ対称的に配列される。
ては、全プルトニウムに対する240Puの比率が30
〜60％程度のものが用いられる。ここで240Puの
上限を60％とした根拠は、再処理により取り出さ
れるプルトニウム中の240Puの比率が60％を超え
ることはほとんどないと考えられるからである。
そしてその挿入本数は、通常３本以上であり、燃
料配列上、内層および／または中間層に規則的に
ほぼ対称的に配列される。
［作用］
240Puの含有率が高い高次プルトニウム混合酸
化物燃料棒を組み込むと、該240Puによつて中性
子が吸収されるため初期反応度が低下し、バーナ
ブルポイズンを用いなくても高燃焼度に伴う出力
ミスマツチが抑制される。従つて本発明によれ
ば、燃焼期間を通して原子炉出力を低下させるこ
となく高燃焼度が達成される。また従来使用でき
ないとされていた高次プルトニウムを利用するも
のであるから、これによつて資源の有効利用を図
ることができる。
化物燃料棒を組み込むと、該240Puによつて中性
子が吸収されるため初期反応度が低下し、バーナ
ブルポイズンを用いなくても高燃焼度に伴う出力
ミスマツチが抑制される。従つて本発明によれ
ば、燃焼期間を通して原子炉出力を低下させるこ
となく高燃焼度が達成される。また従来使用でき
ないとされていた高次プルトニウムを利用するも
のであるから、これによつて資源の有効利用を図
ることができる。
［実施例］
以下、図面に基づき本発明について更に詳しく
説明する。第１図は、本発明に係る圧力管型原子
炉用燃料集合体の一実施例を示す説明図である。
外層の燃料棒１０は核分裂性物質濃度の低いプル
トニウム−ウラン混合酸化物燃料であり、内層お
よび中間層の燃料棒１２（斜線で示す）は、前記
外層の燃料棒１０よりも高い核分裂性物質濃度の
プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料である。
説明する。第１図は、本発明に係る圧力管型原子
炉用燃料集合体の一実施例を示す説明図である。
外層の燃料棒１０は核分裂性物質濃度の低いプル
トニウム−ウラン混合酸化物燃料であり、内層お
よび中間層の燃料棒１２（斜線で示す）は、前記
外層の燃料棒１０よりも高い核分裂性物質濃度の
プルトニウム−ウラン混合酸化物燃料である。
ここで本発明が従来技術と顕著に相違する点
は、内層および／または中間層に高次プルトニウ
ム混合酸化物燃料棒が配設されている点である。
この実施例では中間層に４本の高次プルトニウム
混合酸化物燃料棒１４（網目で示す）が組み込ま
れている。ここで高次プルトニウム混合酸化物燃
料棒１４は、全プルトニウムに対する240Puの比
率が他の燃料棒より高い（240Puが30〜60％含ま
れる）燃料棒である。
は、内層および／または中間層に高次プルトニウ
ム混合酸化物燃料棒が配設されている点である。
この実施例では中間層に４本の高次プルトニウム
混合酸化物燃料棒１４（網目で示す）が組み込ま
れている。ここで高次プルトニウム混合酸化物燃
料棒１４は、全プルトニウムに対する240Puの比
率が他の燃料棒より高い（240Puが30〜60％含ま
れる）燃料棒である。
三層の同心円周上に配列された多数の燃料棒
は、スペーサ支持管１６に取り付けられているス
ペーサ（図示せず）によつて水平方向の構造的安
定が図られるとともに、上下両端のタイプレート
（図示せず）で固定され、円形の圧力管１８内に
装荷される。なお、符号２０はカランドリア管を
示す。
は、スペーサ支持管１６に取り付けられているス
ペーサ（図示せず）によつて水平方向の構造的安
定が図られるとともに、上下両端のタイプレート
（図示せず）で固定され、円形の圧力管１８内に
装荷される。なお、符号２０はカランドリア管を
示す。
第２図〜第８図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示す説明図である。基本的な構成はすべて同一
であるから、対応する部材には同一符号を付し、
それらについての記載は省略する。さて第１図〜
第５図に示す実施例のものは、燃料棒本数が28
本、36本、54本の燃料集合体であり、高次プルト
ニウム混合酸化物燃料棒１４が中間層に３〜４本
程度可能な限り均一分布状態となるようほぼ等間
隔で規則正しく配設される。第６図に示す実施例
は中間層と内層のすべてに高次プルトニウム混合
酸化物燃料棒１４を配置した場合であり、第７図
は中間層のすべてに、第８図は内層のすべてにそ
れぞれに高次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４
を配置した場合である。
を示す説明図である。基本的な構成はすべて同一
であるから、対応する部材には同一符号を付し、
それらについての記載は省略する。さて第１図〜
第５図に示す実施例のものは、燃料棒本数が28
本、36本、54本の燃料集合体であり、高次プルト
ニウム混合酸化物燃料棒１４が中間層に３〜４本
程度可能な限り均一分布状態となるようほぼ等間
隔で規則正しく配設される。第６図に示す実施例
は中間層と内層のすべてに高次プルトニウム混合
酸化物燃料棒１４を配置した場合であり、第７図
は中間層のすべてに、第８図は内層のすべてにそ
れぞれに高次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４
を配置した場合である。
前記のように、これらの実施例では外層燃料棒
１０の核分裂性物質濃度を、内層あるいは中間層
の燃料棒１２のそれよりも低くして局所出力ピー
キングの低減を図るようになつている。この場
合、もしすべての燃料棒の核燃料物質濃度を同一
にすると、局所出力キーピングが大きくなり、熱
設計で重要なバーンアウト熱流束が低下し、好ま
しくないからである。
１０の核分裂性物質濃度を、内層あるいは中間層
の燃料棒１２のそれよりも低くして局所出力ピー
キングの低減を図るようになつている。この場
合、もしすべての燃料棒の核燃料物質濃度を同一
にすると、局所出力キーピングが大きくなり、熱
設計で重要なバーンアウト熱流束が低下し、好ま
しくないからである。
次に上記のように構成した圧力管型原子炉用高
燃焼度クラスタ型燃料集合体の特性について、36
本の燃料棒を備えた燃料集合体を例にとつて説明
する。第９図は、第７図に示すような中間層に高
次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４が一様に配
置された場合と、高次プルトニウム混合酸化物燃
料を用いていない場合との燃焼に伴う実効増倍率
の変化を示している。第９図において、実線は全
プルトニウム中の240Puの比率が30％である高次
プルトニウム混合酸化物燃料棒を用いた場合（本
発明）であり、破線は全プルトニウム中の240Pu
の比率が全燃料棒について同一（24％）である場
合（比較例）である。このグラフから明らかなよ
うに、高次プルトニウム混合酸化物燃料棒を用い
た本発明は、比較例に比べて燃焼初期の実効増倍
率が低くなり出力ミスマツチを抑制することがで
きるとともに、その抑制効果の持続性も良好であ
る。なお本発明による出力ミスマツチの改善の度
合は約５％程度である。
燃焼度クラスタ型燃料集合体の特性について、36
本の燃料棒を備えた燃料集合体を例にとつて説明
する。第９図は、第７図に示すような中間層に高
次プルトニウム混合酸化物燃料棒１４が一様に配
置された場合と、高次プルトニウム混合酸化物燃
料を用いていない場合との燃焼に伴う実効増倍率
の変化を示している。第９図において、実線は全
プルトニウム中の240Puの比率が30％である高次
プルトニウム混合酸化物燃料棒を用いた場合（本
発明）であり、破線は全プルトニウム中の240Pu
の比率が全燃料棒について同一（24％）である場
合（比較例）である。このグラフから明らかなよ
うに、高次プルトニウム混合酸化物燃料棒を用い
た本発明は、比較例に比べて燃焼初期の実効増倍
率が低くなり出力ミスマツチを抑制することがで
きるとともに、その抑制効果の持続性も良好であ
る。なお本発明による出力ミスマツチの改善の度
合は約５％程度である。
また高次プルトニウム混合酸化物燃料棒を複数
本燃料集合体内に配置した本発明においては、全
燃料棒を同一プルトニウム組成とした場合に比べ
て局所出力ピーキングはやや（１％以下）増大す
るが、出力ミスマツチ抑制効果の方が大きく、全
体の出力ピーキングは改善される。また安全上重
要な冷却材ボイド反応度は、高次プルトニウム混
合酸化物燃料棒を入れても、入れない場合と比べ
て殆ど変化しないことも判明した。
本燃料集合体内に配置した本発明においては、全
燃料棒を同一プルトニウム組成とした場合に比べ
て局所出力ピーキングはやや（１％以下）増大す
るが、出力ミスマツチ抑制効果の方が大きく、全
体の出力ピーキングは改善される。また安全上重
要な冷却材ボイド反応度は、高次プルトニウム混
合酸化物燃料棒を入れても、入れない場合と比べ
て殆ど変化しないことも判明した。
［発明の効果］
本発明は上記のように構成した圧力管型原子炉
用燃料集合体であり、プルトニウム−ウラン混合
酸化物を使用した燃料棒のうちの複数本を高次プ
ルトニウム混合酸化物燃料棒としたことにより、
240Puの中性子吸収作用によつて燃料交換に際し
取り替え新燃料と燃焼の進んだ燃料との間で生じ
る出力ミスマツチを抑制でき、燃焼期間を通して
原子炉出力を低下させずに高燃焼度を維持できる
という極めて優れた効果を奏しうるものである。
用燃料集合体であり、プルトニウム−ウラン混合
酸化物を使用した燃料棒のうちの複数本を高次プ
ルトニウム混合酸化物燃料棒としたことにより、
240Puの中性子吸収作用によつて燃料交換に際し
取り替え新燃料と燃焼の進んだ燃料との間で生じ
る出力ミスマツチを抑制でき、燃焼期間を通して
原子炉出力を低下させずに高燃焼度を維持できる
という極めて優れた効果を奏しうるものである。
また、従来、利用法が確立されていなかつた高
次プルトニウムを使用しており、そのため貴重な
資源の有効利用を図ることができるという利点も
ある。
次プルトニウムを使用しており、そのため貴重な
資源の有効利用を図ることができるという利点も
ある。
第１図は本発明に係る圧力管型原子炉用燃料集
合体の一実施例を示す説明図、第２図〜第８図は
それぞれ本発明の他の実施例を示す説明図、第９
図は本発明と比較例とについて燃焼に伴う実効倍
増率の変化を示すグラフである。 １０……外層の燃料集合体、１２……内層およ
び中間層の燃料集合体、１４……全プルトニウム
に対する240Puの比率の大きい高次プルトニウム
混合酸化物燃料棒。
合体の一実施例を示す説明図、第２図〜第８図は
それぞれ本発明の他の実施例を示す説明図、第９
図は本発明と比較例とについて燃焼に伴う実効倍
増率の変化を示すグラフである。 １０……外層の燃料集合体、１２……内層およ
び中間層の燃料集合体、１４……全プルトニウム
に対する240Puの比率の大きい高次プルトニウム
混合酸化物燃料棒。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 核燃料物質としてプルトニウム−ウラン混合
酸化物を使用した多数の燃料棒を同心円周上に多
層配設した圧力管型原子炉用のクラスタ型燃料集
合体において、前記燃料棒のうちの複数本を、全
プルトニウムに対するプルトニウム−240の比率
が他の燃料棒より高い高次プルトニウム混合酸化
物燃料棒とし、該高次プルトニウム混合酸化物燃
料棒をほぼ対称的に配設したことを特徴とする圧
力管型原子炉用燃料集合体。 ２ 高次プルトニウム混合酸化物燃料棒は、全プ
ルトニウムに対するプルトニウム−240の比率が
30〜60％の燃料棒である特許請求の範囲第１項記
載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278823A JPS61153587A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278823A JPS61153587A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153587A JPS61153587A (ja) | 1986-07-12 |
| JPS6356513B2 true JPS6356513B2 (ja) | 1988-11-08 |
Family
ID=17602646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59278823A Granted JPS61153587A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153587A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01109296A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
| JPH06157977A (ja) * | 1991-02-26 | 1994-06-07 | Toupe:Kk | 二液反応型速乾性塗料及びその塗装方法 |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP59278823A patent/JPS61153587A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61153587A (ja) | 1986-07-12 |
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