JPS636491A - 原子炉燃料集合体 - 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、原子炉の燃料集合体に係り、特に。

軸方向出力分布の平担化に好適な燃料集合体に関する。

〔従来の技術〕

液体ナトリウムを冷却材とする高速増殖炉は、核分裂性
物質であるプルトニウムを富化した燃料物質を装荷した
炉心領域と、その炉心領域を取囲みしかも燃料親物質（
例えば、ウラン−２３８）を主成分とする燃料物質（例
えば、天然ウランまたは劣化ウラン）を装荷した外部ブ
ランケット領域とからなる炉心を有している。これは動
カ炉技報Ｎα４７　（１９８３，９）動力炉・核燃料事
業団を参照して知り得る。炉心は、多数の燃料集合体か
ら構成されており、高速増殖炉の燃料集合体は、冷却材
の流路を形成する角筒と、その内部に燃料物質を充填し
た燃料棒を多数束ねた構造である。燃料棒は、ＳＵＳ等
の金属で作られた円管状の被覆管の内部に、燃料物質が
燃料ペレットの形で充填されている。軸方向のほぼ中央
部にプルトニウムを富化した燃料ペレットを充填して炉
心部を形成し、その上下に燃料親物質から成る燃料ペレ
ットを充填して軸方向ブランケット部を形成している。

高速増殖炉は、エネルギーの高い中性子を利用して、燃
料親物質にこの中性子を吸収させて新しい核分裂性物質
（プルトニウム−２３９，−２４１等）を生成する。上
記の軸方向ブランケット燃料や炉心の径方向外側に装荷
されている径方向ブランケット燃料は、この特長を利用
して燃料の増殖を行うためのものである。

特開昭５５−１６０８９７号などで示される従来技術で
は、上記ブランケット燃料の特長を生かして、中性子束
レベルの最も高いｆ心燃料領域の軸方向中央部に、燃料
親物質からなる内部ブランケット燃料領域を設けて、中
性子の吸収により燃料親物質から核分裂性物質への転換
比を高め、増殖性を向上させると共に、最大線出力密度
を有する炉心中央部の出力を低減し、出力分布を平担化
させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、出力分布の平担化を、内部ブランケッ
ト燃料の体積割合と形状及び炉心燃料の燃料富化度を最
適化することで実現している。こして出力分布を平担化
させたが、炉心領域から外部ブランケットへの中性子漏
洩による炉心外側での出力の低下について十分配慮され
ていない、すなわち、さらに出力分布を平担化させて炉
心の熱的余裕を増大させ、燃料集合体の削減により炉心
を小型化して炉心建設費を低減するという観的からは、
まだ改善の余地がある。

本発明の目的は、従来技術よりもより一層出力分布を平
担化させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、内部ブランケットの体積と形状及び炉心燃
料の燃料富化度を出力分布平担化が実現するよう最適化
したまま、炉心燃料中央部側よりも軸方向上下端領域の
炉心燃料の核分裂性物質の富化度を高くすることにより
、達成される。即ち、軸方向中央部に内部ブランケット
燃料ペレットを充填した燃料集合体の燃料棒において、
上記内部ブランケット燃料ペレットの上側及び下側に位
置する炉心燃料領域を各々２領域に分は内部ブランケッ
ト燃料側（低富化度炉心燃料領域）よりも軸方向外側領
域（高富化度炉心燃料領域）に充填する炉心燃料ペレッ
ト内の核分裂性物質の富化度を高くする。

〔作用〕

燃料集合体内の炉心燃料の軸方向上下端に位置する高官
低度炉心燃料領域に充填される炉心燃料は、その軸方向
外側に位置する軸方向ブランケット領域への中性子の流
出によって低下する中性子レベルを高めるように働く。

その結果、炉心燃料の軸方向外側の出力が増大し、軸方
向出力分布が平担化される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図、第３図に基
づいて説明する。第１図、第２図、第３図は、本発明を
高速増殖炉に適用した実施例であり、第１図は燃料棒１
の構成を示しており、被覆管６の内側に下からブランケ
ット燃料ペレット７、プルトニウム等の核分裂性物質の
富化度の高い高富化度燃料ペレット８、上記富化度の低
い低富化度燃料ペレット９、さらにブランケット燃料ペ
レット７、低富化度燃料ペレット９．高富化度燃料ペレ
ット８、ブランケット燃料ペレット７が充填されている
。第２図は燃料集合体の構成を示しており、６角柱のラ
ッパ管２の内部に燃料０１を束ねて配置しである。第３
図は第２図のＡ−Ａ断面を示している。

前述の従来技術に対する本発明の効果を明らかにするた
め、第１表に示したパラメータを基に設計した炉心の軸
方向出力分布を計算して比較して第４図に示した。

第１表 第４図の破線は、第５図に構成を示した従来技術の炉心
の軸方向出力分布を示しており、炉心領域１１からの中
性子の洩れが大きく炉心上下端部での出力の落ち込みが
著しい。これに対して実線は、第６図に構成を示した本
発明の燃料集合体からなる炉心の軸方向出力分布であり
、炉心の上下端部を高富化度炉心領域としたことにより
、この領域の出力が上昇した。これより、全体に出力分
布が平担化され、最大線出力密度が約３％従来技術の炉
心に比べ低減され、炉心の熱的余裕が増大する。

第７図、第８図は本発明の他の実施例であり。

燃料棒内の燃料ペレットの構成を示す概念図である。第
７図では、上下の低富化度燃料ペレット９の充填長さを
上側で下側より長くしている。第８図では、上下の高富
化度燃料ペレット８の充填長さを上側で下側より長くし
ている。いずれの場合も、制御棒を上側から挿入して運
転する炉心を構成したときの、軸方向出力分布の下方ピ
ークの発生を抑制するのに効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉燃料集合体の軸方向出力分布を
従来よりも平担化できるので、炉心の熱的余裕が増大し
て炉心の小型化による原子炉建設費低減の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による燃料棒の垂直断面図、第
２図は本発明の実施例による燃料集合体の鳥観図、第３
図は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は本発明及び従来技
術の炉心の軸方向出力分布を示す特性図、第５図は従来
技術による炉心の垂直断面図、第６図は本発明の炉心の
垂直断面図、第７図、第８図は本発明の各地の実施例を
一図一例にて示しており、いずれも燃料棒の垂直断面図
である。 １・・・燃料棒、７・・・ブランケット燃料ペレット、
８・・・高富化度燃料ペレット、９・・・低富化度燃料
ペレット、１２・・・内部ブランケット領域、１３・・
・軸方向ブランケット領域、１４・・・径方向ブランケ
ット領域、１５・・・高富化度炉心領域、１６・・・低
富化度炉心領域、　　　　　　　　　　　　　　　　　
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被覆管内に燃料物質を充填した燃料棒を多数本束ね
   て構成される原子炉燃料集合体において、前記燃料棒に
   核分裂性物質を含有する炉心燃料を充填し、前記炉心燃
   料の軸方向中央部に主として燃料親物質よりなるブラン
   ケット燃料を充填し、前記炉心燃料充填部の軸力向上下
   端領域に前記炉心燃料よりも核分裂性物質の富化度を高
   くした高富化度炉心燃料を充填したことを特徴とする原
   子炉燃料集合体。 ２、前記ブランケット燃料の充填位置を、前記炉心燃料
   の中央部よりも下方にずらした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。 ３、前記高富化度炉心燃料の体積を、軸方向下端領域よ
   りも軸方向上端領域の方をより大きくしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項または第３項記
   載の原子炉燃料集合体において、前記炉心燃料充填部の
   軸方向上側または下側あるいは上下両側に、前記ブラケ
   ット燃料を充填したことを特徴とする原子炉燃料集合体
   。