JPH01155292A - Fuel assembly - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、沸騰水型原子炉に用いる燃料集合体に係り、
特に炉停止余裕を確保するのに好適な燃料集合体に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a fuel assembly used in a boiling water nuclear reactor,
In particular, the present invention relates to a fuel assembly suitable for ensuring reactor shutdown margin.
[従来の技術]
沸騰水型原子炉では、減速材である水の密度は、運転時
には水が高温になりかつボイドが発生するため、常温時
に比べて低くなる。このため、炉心が潜在的に有する反
応度は、一般に、運転時よりも常温時の方が大きくなる
。[Prior Art] In a boiling water reactor, the density of water, which is a moderator, becomes lower than when the reactor is at room temperature because the water becomes high temperature and voids are generated during operation. Therefore, the potential reactivity of the core is generally greater at room temperature than during operation.
一方、原子炉の設計では、安全性の観点から、常温状態
で、万一、最も反応度価値の大きい制御棒が挿入不能と
なっても、原子炉が確実に停止できることが要求されて
いる。すなわち、最も反応度価値の大きい制御棒が挿入
されない状態での中性子実効増倍率と臨界状態の中性子
実効増倍率1.0との差(すなわち炉停止余裕)を十分
確保する必要がある。この炉停止余裕を確保する手段と
して、主に次のような手段が採られてきた。On the other hand, in nuclear reactor design, from a safety perspective, it is required that the reactor can be reliably shut down at room temperature even if the control rod with the highest reactivity value becomes unable to be inserted. That is, it is necessary to ensure a sufficient difference between the effective neutron multiplication factor in the state where the control rod with the highest reactivity value is not inserted and the effective neutron multiplication factor in the critical state of 1.0 (that is, reactor shutdown margin). The following methods have been mainly used to ensure margin for reactor shutdown.
(1)燃料集合体配置の変更、
(2)制御棒の反応度価値を高めること、(3)可燃性
毒物入り燃料棒の使用。(1) Changing the fuel assembly arrangement; (2) increasing the reactivity value of control rods; and (3) using fuel rods containing burnable poison.
上記の(1)では、制御棒の反応度価値が平均化するよ
うに燃料をシャラフリングする。しかし、この手段は、
燃料シャラフリングに時間がかかり、プラント設備利用
率を低下させるという欠点がある。In (1) above, the fuel is shuffled so that the reactivity values of the control rods are averaged. However, this method
The drawback is that fuel shuffling takes time and reduces plant capacity utilization.
上記の(2)は、挿入可能な制御棒の反応度制御能力を
高めることにより、炉停止余裕を確保するものである。(2) above secures reactor shutdown margin by increasing the reactivity control ability of insertable control rods.
しかし、運転時の余剰反応度制御においては、制御棒に
よる出力分布の歪みが大きくなるなどの欠点がある。However, surplus reactivity control during operation has drawbacks such as increased distortion in the output distribution due to the control rods.
上記の(3)は、ガドリニアなどの中性子吸収材を燃料
に添加することにより、燃料の反応度を抑え、余剰反応
度制御と共に炉停止余裕を確保するものである。特に、
炉停止余裕確保の観点から、燃料上部に可燃性毒物の多
い領域を設けた燃料集合体が、特開昭59−10218
8に提示されている。燃料上部への対策が炉停止余裕に
とって有効なのは、
(イ)燃料下方から冷却材である水が流入しボイドが発
生する通常の沸騰水型原子炉では、水の密度の高い燃料
下部の出力が高くなる傾向があり、燃料上部の燃焼が下
部に比べて進みにくいため、上部に燃料物質が多く残存
する。The above (3) is to suppress the reactivity of the fuel by adding a neutron absorbing material such as gadolinia to the fuel, and to control the excess reactivity and secure margin for reactor shutdown. especially,
From the viewpoint of securing margin for reactor shutdown, a fuel assembly with a region containing many burnable poisons above the fuel was proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-10218.
8 is presented. The reason why countermeasures for the upper part of the fuel are effective for reducing reactor shutdown margin is that (a) In a normal boiling water reactor, where water as a coolant flows in from below the fuel and creates voids, the output of the lower part of the fuel where the density of water is high is high. Since the upper part of the fuel burns more slowly than the lower part, a large amount of fuel remains in the upper part.
(0)ボイド率が大きい燃料上部では、運転時と常温時
との反応度差が下部に比べて大きい。(0) In the upper part of the fuel where the void ratio is large, the difference in reactivity between operation and room temperature is larger than in the lower part.
という理由による。For this reason.
一方、特開昭51−89991には、燃焼が進んだ状態
において、上部領域の核分裂性ウランの重量割合及びプ
ルトニウムの重量割合が、下部領域の該重量割合より共
に大きい燃料集合体が記載されている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-89991 describes a fuel assembly in which the weight proportion of fissile uranium and the weight proportion of plutonium in the upper region are both larger than those in the lower region in a state in which combustion has progressed. There is.
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、上記従来技術のうち前者(特開昭59−102
188)は、燃料上部に多くの可燃性毒物を添加してい
るため、運転時において、下部より低い燃料上部での反
応度がさらに小さくなる。このため、出力分布を燃料下
方へますます歪ませる原因となり、出力分布平坦化の観
点から好ましくない。[Problems to be solved by the invention] However, among the above-mentioned conventional techniques, the former (Japanese Patent Laid-Open No. 59-102
In No. 188), a large amount of burnable poison is added to the upper part of the fuel, so that during operation, the reactivity in the upper part of the fuel, which is lower than that in the lower part, becomes even smaller. This causes the power distribution to become increasingly distorted toward the downward direction of the fuel, which is undesirable from the viewpoint of flattening the power distribution.
また、後者(特開昭51−89991 )は、運転時と
常温時の水素対燃料原子数比の変化が大きい燃料上部に
、下部よりも多くの核分裂性ウランが存在している。つ
まり、結果的に、下部より上部が高濃縮度の燃料になフ
ている。しかし、第2図に模式的に示すように、高濃縮
度のウラン燃料は、低濃縮度の燃料に比べ、運転時と常
温時の中性子増倍率の差が大きくなる。したがフて、炉
停止余裕が小さくなるという問題がある。Furthermore, in the latter (Japanese Patent Laid-Open No. 51-89991), more fissile uranium exists in the upper part of the fuel, where the atomic ratio of hydrogen to fuel changes greatly between operation and room temperature, than in the lower part. In other words, as a result, the upper part becomes more highly enriched fuel than the lower part. However, as schematically shown in FIG. 2, highly enriched uranium fuel has a larger difference in neutron multiplication factor between operation and room temperature than low enriched fuel. Therefore, there is a problem that the reactor shutdown margin becomes small.
本発明の目的は、運転時の軸方向出力分布を悪化させる
ことなく、炉停止余裕の増大を図ることにある。An object of the present invention is to increase the reactor shutdown margin without deteriorating the axial power distribution during operation.
[問題点を解決するための手段]
上記目的を達成するため、本発明は、多数の燃料棒の束
よりなり、燃料棒の長手方向に沿フて流却材が上流側か
ら下流側に流れるにつれて冷却材中にボイドが発生する
ような燃料集合体において、該燃料集合体は冷却材の流
れの方向に二領域に分割され、下流側の領域に含まれる
核分裂性ウランの、該領域に含まれる全燃料物質に対す
る平均の重量割合が上流側の領域でのそれより小であり
、且つ、下流側の領域に含まれる核分裂性プルトニウム
の、該領域に含まれる全燃料物質に対する平均の重量割
合が上流側の領域でのそれよりも大であるように構成し
たことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention consists of a bundle of a large number of fuel rods, and the flow material flows from the upstream side to the downstream side along the longitudinal direction of the fuel rods. In a fuel assembly in which voids are generated in the coolant as the temperature increases, the fuel assembly is divided into two regions in the direction of the flow of the coolant, and the fissile uranium contained in the downstream region is divided into two regions. the average weight proportion of the fissionable plutonium contained in the downstream region to the total fuel material contained in the region is smaller than that in the upstream region, and the average weight proportion of fissile plutonium to the total fuel material contained in the downstream region It is characterized by being configured to be larger than that in the upstream area.
[作 用]
本発明によれば、運転時と常温時の中性子増倍率の差が
小さくなり、前記の目的を達成し得る。[Function] According to the present invention, the difference in neutron multiplication factor during operation and at normal temperature becomes small, and the above object can be achieved.
以下では、燃料集合体が上下方向に配置され、これに沿
って冷却材が下から上へ流れる沸騰水型原子炉の場合を
例にとって、説明する。また、以下では、ウラン燃料と
は、燃料がウランのみであってプルトニウムを含まない
燃料をいい、プルトニウム燃料とは、劣化ウラン、天然
ウラン又は微濃縮ウランをプルトニウムで富化してなる
燃料をいう。In the following, a boiling water reactor in which fuel assemblies are arranged vertically and coolant flows from bottom to top along the fuel assemblies will be described as an example. Further, in the following, uranium fuel refers to a fuel that contains only uranium and does not contain plutonium, and plutonium fuel refers to a fuel made by enriching depleted uranium, natural uranium, or slightly enriched uranium with plutonium.
本発明の作用を第3図を用いて説明する。この図には、
水対燃料体積比が約1.3の燃料集合体におけるボイド
率と中性子無限増倍率との関係が示されている。濃縮度
6.Owt%の酸化ウラン(1102)からなるウラン
燃料を用いた場合の、運転時のボイド率70%の状態と
常温時との中性子無限増倍率の差は、約23%△に/に
である。これに対し、例えば、劣化ウランに酸化プルト
ニウム(PLI02)を富化度10.0wt%で富化し
てなるプルトニウム燃料を用いた場合は、運転時のボイ
ド率70%の状態と常温時との中性子無限増倍率の差は
、約7%Δに/にである。すなわち、運転時にボイド率
が大きくなり、運転時と常温時の水素対燃料原子数比の
差が大きい燃料上部に、ウラン燃料の替りにプルトニウ
ム燃料を用いることにより、上述のように運転時と常温
時の中性子無限増倍率の差を小さくすることができる。The operation of the present invention will be explained using FIG. In this diagram,
The relationship between void fraction and infinite neutron multiplication factor for a fuel assembly with a water-to-fuel volume ratio of about 1.3 is shown. Concentration level 6. When using uranium fuel consisting of 0wt% uranium oxide (1102), the difference in the infinite neutron multiplication factor between the state with a void ratio of 70% during operation and the state at room temperature is about 23%Δ/N. On the other hand, for example, when using plutonium fuel made by enriching depleted uranium with plutonium oxide (PLI02) at an enrichment level of 10.0 wt%, the neutron The difference in infinite multiplication factors is about 7% Δ/. In other words, by using plutonium fuel instead of uranium fuel in the upper part of the fuel, where the void ratio is large during operation and the difference in hydrogen to fuel atomic ratio between operation and room temperature is large, as mentioned above, The difference in the infinite neutron multiplication factor can be reduced.
したがって、運転時の反応度を小さくすることなく、炉
停止余裕の増大が図れる。Therefore, the reactor shutdown margin can be increased without reducing the reactivity during operation.
また、劣化ウランの替りに、天然ウランあるいは微濃縮
ウランに、プルトニウムを富化してなるプラトニウム燃
料についても、同様のことがいえる。The same can be said of platonium fuel, which is made by enriching natural uranium or slightly enriched uranium with plutonium instead of depleted uranium.
一方、プルトニウム燃料は、高速中性子に対しての巨視
的核分裂断面積がウラン燃料の約1,3倍になる。この
ため、ウラン燃料に比べ、プルトニウム燃料の方が出力
が高くなる傾向がある。したがって、下部に比べ出力が
低い燃料上部に、ウラン燃料に替えてプルトニウム燃料
を用いることにより、上部の出力を高め、炉停止余裕の
増大を図ると同時に軸方向出力分布の平坦化を図ること
ができる。On the other hand, plutonium fuel has a macroscopic fission cross section for fast neutrons that is about 1.3 times that of uranium fuel. For this reason, plutonium fuel tends to have higher output than uranium fuel. Therefore, by using plutonium fuel instead of uranium fuel in the upper part of the fuel, which has lower output than the lower part, it is possible to increase the output of the upper part, increase the reactor shutdown margin, and at the same time flatten the axial power distribution. can.
[実 施 例]
以下の実施例は、燃料集合体が上下方向に配置され、冷
却材が下から上へ流れる沸騰水型原子炉についての実施
例である。[Example] The following example is an example of a boiling water reactor in which fuel assemblies are arranged vertically and coolant flows from bottom to top.
え胤里ユ
第1図は、本発明になる燃料集合体の第1の実施例であ
る。同図(a)に示すように燃料集合体1は六角形状を
しており、チャンネルボックス2と六方稠密格子状に配
置された燃料棒3.4と制御案内管5(図中、黒丸で示
したもの)から成っている。本燃料集合体の水対燃料体
積比は約1.3である。燃料棒3(図中、斜線をつけた
丸で示したもの)は、上部1/3の領域に劣化ウランに
10.0wt%のプルトニウムを富化したプルトニウム
燃料6を、また下部2/3の領域に濃縮度6.Owt%
のウラン燃料7を装荷したものである(第1図(b)参
照)。一方、燃料棒4(図中、白丸で示したもの)は、
濃縮度6.0wt%のウラン燃料7を装荷したものであ
る(第1図(C)参照)。FIG. 1 shows a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention. As shown in Figure (a), the fuel assembly 1 has a hexagonal shape, with a channel box 2, fuel rods 3.4 arranged in a hexagonal close-packed grid, and control guide tubes 5 (indicated by black circles in the figure). consists of things). The water to fuel volume ratio of the present fuel assembly is approximately 1.3. Fuel rod 3 (indicated by a hatched circle in the figure) has plutonium fuel 6, which is enriched with depleted uranium and 10.0 wt% plutonium, in the upper 1/3 region, and plutonium fuel 6 in the lower 2/3 region. Concentration level 6. Owt%
uranium fuel 7 (see Figure 1(b)). On the other hand, fuel rod 4 (indicated by a white circle in the figure) is
It is loaded with uranium fuel 7 with an enrichment of 6.0 wt% (see Fig. 1(C)).
ところで、制御棒が挿入されない状態では、制御棒案内
管5内は非沸騰水で満たされている。このため、制御棒
案内管5を取囲む燃料棒の回りでは、局所的に中性子減
速のよい状態が生じる。−方、プルトニウム燃料は、熱
中性子に対しての巨視的核分裂断面積がウラン燃料の約
2.0倍になる。これに対し、前述のように、高速中性
子に対してのプルトニウム燃料の該断面積は、ウラン燃
料の約1.3倍である。すなわち、プルトニウム燃料は
、ウラン燃料に比べ、中性子減速のよい領域で出力がよ
り高くなる傾向にある。この点を考慮して、径方向の出
力分布平坦化の観点から、本実施例では、制御棒案内管
5の周囲にはウラン燃料を装荷した燃料棒4を配置した
。By the way, when no control rod is inserted, the inside of the control rod guide tube 5 is filled with non-boiling water. Therefore, around the fuel rods surrounding the control rod guide tube 5, a state of locally good neutron moderation occurs. - On the other hand, plutonium fuel has a macroscopic fission cross section for thermal neutrons that is approximately 2.0 times that of uranium fuel. In contrast, as mentioned above, the cross-sectional area of plutonium fuel for fast neutrons is about 1.3 times that of uranium fuel. That is, compared to uranium fuel, plutonium fuel tends to have higher output in a region where neutron moderation is good. Considering this point and from the viewpoint of flattening the power distribution in the radial direction, in this embodiment, fuel rods 4 loaded with uranium fuel are arranged around the control rod guide tubes 5.
本実施例の燃料集合体では、燃料棒数は120本であり
、その内訳は、上部1/3の領域にプルトニウム燃料を
、下部2/3の領域にウラン燃料を装荷した燃料棒3が
60本、ウラン燃料のみを装荷した燃料棒4が60本で
ある。また、本燃料集合体の上部1/3の領域での全燃
料物質に対する核分裂性ウランの平均の重量割合は約3
.1 wt%、該領域での核分裂性プルトニウムの平均
の重量割合は約5.9 wt%である。これに対して、
本燃料集合体の下部2/3の領域での核分裂性ウランの
平均の重量割合は6.Owt%、該領域での核分裂性プ
ルトニウムの重量割合は0である。したがって、本燃料
集合体は、その上部領域で、下部領域よりも、全燃料物
質に対する核分裂性ウランの平均の重量割合は小さく、
かつ、核分裂性プルトニウムの平均の重量割合は大きく
なっている。In the fuel assembly of this example, the number of fuel rods is 120, of which 60 fuel rods 3 are loaded with plutonium fuel in the upper 1/3 region and uranium fuel in the lower 2/3 region. There are 60 fuel rods 4 loaded with only uranium fuel. Furthermore, the average weight ratio of fissile uranium to the total fuel material in the upper third of the fuel assembly is approximately 3
.. 1 wt%, the average weight fraction of fissile plutonium in the region is about 5.9 wt%. On the contrary,
The average weight fraction of fissile uranium in the lower two-thirds of the fuel assembly is 6. Owt%, the weight proportion of fissile plutonium in this region is 0. Therefore, the present fuel assembly has a lower average weight proportion of fissile uranium to total fuel material in its upper region than in its lower region;
Moreover, the average weight proportion of fissile plutonium is increasing.
第4図に、本燃料集合体に招けるボイド率と中性子無限
増倍率を示す。本実施例の燃料集合体は、上部1/3に
プルトニウム燃料を有する燃料棒3とウラン燃料よりな
る燃料棒4との本数比が1:1になるようにしているこ
とにより、運転時のボイド率70%の状態での中性子無
限増倍率をあまり変えることなく、常温時の中性子無限
増倍率を、ウラン燃料だけで構成した比較例の燃料集合
体に比べ、約4%Δに/I低くすることができる。この
結果、炉停止余裕を約0.9%Δに/に増大させること
ができる。Figure 4 shows the void fraction and infinite neutron multiplication factor that can be induced in this fuel assembly. In the fuel assembly of this embodiment, the number ratio of the fuel rods 3 having plutonium fuel in the upper third and the fuel rods 4 comprising uranium fuel is 1:1, so that voids are eliminated during operation. The neutron infinite multiplication factor at room temperature is lowered by approximately 4% Δ/I compared to the comparative example fuel assembly composed only of uranium fuel, without changing the neutron infinite multiplication factor in the state of 70%. be able to. As a result, the reactor shutdown margin can be increased to about 0.9%Δ.
また本実施例では、前述したように、上部領域にプルト
ニウム燃料を装荷することにより、該領域での出力を比
較例であるウラン燃料のみの場合よりも高くすることが
できる。この結果、第5図に示すように、軸方向の出力
分布の平坦化をも同時に図ることができる。Furthermore, in this example, as described above, by loading plutonium fuel in the upper region, the output in this region can be made higher than in the case of only uranium fuel, which is a comparative example. As a result, as shown in FIG. 5, the output distribution in the axial direction can be flattened at the same time.
夫1■ユ
、 本発明になる燃料集合体の第2の実施例を第6図
に示す。本実施例の燃料集合体(第8図(a))は、上
部1/3の領域に豊化度9.Owt%のプルトニウム燃
料10、下部2/3の領域に濃縮度6.Owt%のウラ
ン燃料7を装荷した燃料棒8 (第6図(b))と、前
述燃料棒のプルトニウム燃料10を富化度8、Q wt
%のプルトニウム燃料11に替えた燃料棒9(第6図(
C))とから構成されている。前述のように、径方向の
出力分布平坦化の観点から、出力が高くなる制御棒案内
管の回りには、富化度の低いプルトニウム燃料11を装
荷した燃料棒9を配置した0本実施例では、前実施例と
ほぼ同等の軸方向出力分布平坦化を実現しながら、常温
時の中性子無限増倍率を、ウラン燃料だけで構成した燃
料集合体に比べ、約4.5%Δに/に低くすることがで
き、炉停止余裕を約1.0%Δに/に増大させることが
可能である。A second embodiment of the fuel assembly according to the present invention is shown in FIG. The fuel assembly of this example (FIG. 8(a)) has an enrichment level of 9. 10% plutonium fuel, enrichment 6.0% in the lower 2/3 region. A fuel rod 8 (Fig. 6(b)) loaded with uranium fuel 7 of
% plutonium fuel 11 (Fig. 6)
C)). As mentioned above, from the viewpoint of flattening the power distribution in the radial direction, fuel rods 9 loaded with plutonium fuel 11 with a low enrichment degree are arranged around the control rod guide tube where the power becomes high. In this case, while achieving a flattening of the axial power distribution that is almost the same as in the previous example, the infinite neutron multiplication factor at room temperature is reduced to about 4.5%Δ compared to a fuel assembly made of only uranium fuel. It is possible to increase the reactor shutdown margin to about 1.0%Δ/.
K五■ユ
第7図は、本発明になる燃料集合体の第3の実施例であ
る。本実施例では、燃料下部から燃料有効長の19/2
4〜21/24の領域に富化度10.0wt%のプルト
ニウム燃料6、その他の領域に濃縮度6、Owt%のウ
ラン燃料フを装荷した燃料棒12(第7図(b))と、
濃縮度6.Owt%のウラン燃料7を装荷した燃料棒4
(第7図(C))とで燃料集合体(第7図(a))を構
成している。本燃料集合体は、プルトニウム燃料6の替
りにガドリニア入りのウラン燃料を装荷した特開昭59
−102188号記載の燃料集合体と比べ、その領域で
の反応度を小さくすることなく、はぼ同等の炉停止余裕
の増加を図ることができる。FIG. 7 shows a third embodiment of the fuel assembly according to the present invention. In this embodiment, 19/2 of the effective fuel length from the bottom of the fuel
A fuel rod 12 (FIG. 7(b)) loaded with plutonium fuel 6 with an enrichment of 10.0 wt% in the region 4 to 21/24 and uranium fuel with an enrichment of 6 Owt% in the other regions,
Concentration level 6. Fuel rod 4 loaded with Owt% uranium fuel 7
(FIG. 7(C)) constitute a fuel assembly (FIG. 7(a)). This fuel assembly is loaded with uranium fuel containing gadolinia instead of plutonium fuel 6.
Compared to the fuel assembly described in No.-102188, it is possible to increase the reactor shutdown margin by almost the same amount without reducing the reactivity in that region.
大!(*4
第8図は、本発明になる燃料集合体の第4の実施例であ
る。本実施例では、中性子の漏れを小さくし、中性子の
有効利用を図るため、上下1/24の領域に天然ウラン
燃料15、燃料下部から15724〜23/24の領域
に富化度10.0wt%のプルトニウム燃料6、その他
の領郷に濃縮度6.Owt%のウラン燃料7を装荷した
燃料棒13(第8図(b))と、同じく上下1/24の
f域に天然ウラン燃料15、その他の領域に濃縮度6゜
Owt%のウラン燃料7を装荷した燃料棒14(第8図
(C))とで燃料集合体(第8図(a))を構成してい
る。本実施例においても、第1の実施例と同等の炉停止
余裕の増大及び軸方向出力分布平坦化を図れる。Big! (*4 Figure 8 shows the fourth embodiment of the fuel assembly according to the present invention. In this embodiment, in order to reduce the leakage of neutrons and aim for effective use of neutrons, an area of 1/24 of the upper and lower Fuel rods 13 loaded with natural uranium fuel 15, plutonium fuel 6 with an enrichment of 10.0 wt% in the area from 15724 to 23/24 from the bottom of the fuel, and uranium fuel 7 with an enrichment of 6.0 wt% in other territories. (Fig. 8(b)) and a fuel rod 14 loaded with natural uranium fuel 15 in the upper and lower 1/24 f regions and uranium fuel 7 with an enrichment of 6°Owt% in the other regions (Fig. 8(C) )) constitute a fuel assembly (FIG. 8(a)). In this embodiment as well, it is possible to increase the reactor shutdown margin and flatten the axial power distribution as in the first embodiment.
実施例5
本発明になる燃料集合体の第5の実施例を第9図に示す
。本実施例の燃料集合体(第9図(a))は、燃料下部
から15/24〜23/24の領域に富化度10.0w
t%のプルトニウム燃料6.1/24〜15/24の領
域に富化度5.Owt%のプルトニウム燃料17、その
他の領域に天然ウラン燃料15を装荷した燃料棒16(
第9図(b))と、第8図(c)と同じ燃料棒14(第
9図(C))とから成っている。本実施例では、軸方向
出力分布平坦化の観点から、ボイド率が低く出力が高く
なる傾向のある燃料下部で、富化度の低いプルトニウム
燃料を使用している。Example 5 A fifth example of the fuel assembly according to the present invention is shown in FIG. The fuel assembly of this example (FIG. 9(a)) has an enrichment of 10.0w in the region from 15/24 to 23/24 from the bottom of the fuel.
t% plutonium fuel 6.1/24 to 15/24 enrichment 5. Fuel rods 16 loaded with Owt% plutonium fuel 17 and natural uranium fuel 15 in other areas (
9(b)) and the same fuel rod 14 as in FIG. 8(c) (FIG. 9(C)). In this embodiment, from the viewpoint of flattening the axial power distribution, plutonium fuel with a low enrichment degree is used in the lower part of the fuel where the void ratio is low and the power tends to be high.
衷Ju」互
本発明になる燃料集合体の第6の実施例を第10図に示
す。本実施例の燃料集合体(第10図(a))は、燃料
下部から1/24〜23/24の領域に富化度1(1,
0wt%のプルトニウム燃料6、その他の領域に天然ウ
ラン燃料15を装荷した燃料棒18(第10図(b))
が12本、第8図(b)と同じ燃料棒13(第10図(
C))が48本、第8図(C)と同じ燃料棒14(第1
0図(d))が60本の燃料棒から成っている。これも
、前実施例と同様、軸方向出力分布平坦化の観点から、
燃料下部でプルトニウムを富化した燃料棒の数を少なく
している。A sixth embodiment of the fuel assembly according to the present invention is shown in FIG. The fuel assembly of this example (FIG. 10(a)) has an enrichment level of 1 (1,
Fuel rod 18 loaded with 0wt% plutonium fuel 6 and natural uranium fuel 15 in other areas (Fig. 10(b))
There are 12 fuel rods, the same fuel rods 13 as in Fig. 8(b) (Fig. 10(
There are 48 fuel rods (C)), the same fuel rods 14 (first
Figure 0(d)) consists of 60 fuel rods. Similarly to the previous embodiment, this is also done from the viewpoint of flattening the axial output distribution.
The number of plutonium-enriched fuel rods at the bottom of the fuel tank is reduced.
去JC1工
本発明になる燃料集合体の第7の実施例を第11図に示
す0本実施例の燃料集合体(第11図(a))は、燃料
下部から15/24〜23/24の領域に濃縮度1.O
wt%の徴濃縮ウランに9.5 wt%のプルトニウム
を富化したプルトニウム燃料20,1/24〜15/2
4の領域に濃縮度6.Owt%のウラン燃料7、その他
の領域に天然ウラン燃料15を装荷した燃料棒19から
成っている。本実施例においても、前述の実施例と同等
の炉停止余裕の増大を図れる。A seventh embodiment of the fuel assembly according to the present invention is shown in FIG. 11.The fuel assembly of this embodiment (FIG. 11(a)) is shown in FIG. Concentration level 1 in the area. O
Plutonium fuel enriched with 9.5 wt% plutonium in wt% enriched uranium 20, 1/24-15/2
Concentration level 6.4 in the area. It consists of fuel rods 19 loaded with Owt% uranium fuel 7 and natural uranium fuel 15 loaded in other areas. In this embodiment as well, the reactor shutdown margin can be increased to the same extent as in the above-described embodiment.
去JCI旦
第12図は、本発明になる燃料集合体の第8の実施例で
ある。本実施例では、燃焼初期の余剰反応度を抑えるた
め、再燃焼毒物であるガドリニアを混合したウラン燃料
22を装荷した燃料棒21を配置した。ガドリニアはプ
ルトニウム燃料にも混合することは可能であるが、ウラ
ン燃料に比ベプルトニウム燃料は転換比が高いという特
性があり、将来さらに再処理技術が進んだ時に、プルト
ニウム燃料はリサイクル方式、ウラン燃料はワンススル
一方式で利用することを考慮し、再処理するプルトニウ
ム燃料にはなるべく不純物を混入しないようにした。FIG. 12 shows an eighth embodiment of the fuel assembly according to the present invention. In this embodiment, in order to suppress excess reactivity at the initial stage of combustion, fuel rods 21 loaded with uranium fuel 22 mixed with gadolinia, which is a reburning poison, are arranged. Gadolinia can also be mixed with plutonium fuel, but plutonium fuel has a high conversion ratio compared to uranium fuel, and when reprocessing technology advances further in the future, plutonium fuel can be mixed with recycling methods and uranium fuel. Considering that the plutonium fuel will be used once-through, the plutonium fuel to be reprocessed was designed to contain as few impurities as possible.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、軸方向出力分布
平坦化をも図りながら、運転時と常温時の中性子無限増
倍率の差を小さくし、炉停止余裕を0.9%Δに/に以
上増加させることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, while flattening the axial power distribution, the difference between the infinite neutron multiplication factors during operation and at room temperature is reduced, and the reactor shutdown margin is reduced to 0. It can be increased to/over 9%Δ.
第1図(a) 、 (b) 、 (C)は本発明の第1
の実施例を示す図、第2図は濃縮ウラン燃料の水素対燃
料原子数比と中性子増倍率の関係を示す図、第3図はボ
イド率と中性子無限増倍率の関係を示す図、第4図は第
1の実施例におけるボイド率と中性子無限増倍率の関係
を示す図、第5図は軸方向の出力分布を示す図、第6図
(a)、(b)、(C) 、第7図(a)。
(b)、(C) 、第8図(a)、(b)、(c) 、
第9図(a) 、 (b) 。
(C)、第10図(a) 、 (b) 、 (c) 、
(d) 、第11図(a)。
(b)、第12図(a) 、 (b) 、 (c) 、
(d)は本発明の第2の実施例ないし第8の実施例を
夫々示す図である。
1・・・燃料集合体
2・・・チャンネルボックス
3・・・燃料棒 4・・・燃料棒5・・・制
御棒案内管
6・・・富化度10.0+yt%のプルトニウム燃料7
・・・濃縮度6.Owt%のウラン燃料8・・・燃料棒
9・・・燃料棒10・・・富化度9.5
wt%のプルトニウム燃料11・・・富化度8.Owt
%のプルトニウム燃料12・・・燃料棒 13
・・・燃料棒14・・・燃料棒 15・・・天
然ウラン燃料16・・・燃料棒
17・・・富化度5.Owt%のプルトニウム燃料18
・・・燃料棒 19・・・燃料棒21・・・燃
料棒
燃料
第1図
(α)
(b)
(Cン燃料捧3 吸召樟4
水素対燃料原子数比−犬
ホ゛イト争 (%)
ホ゛イト率 (%)
相ヌq出力
第6図
(b) (C)
燃料枠8 燃料棒9第7図
<a>
(b) 、 (C)
燃料棒)2 燃料棒4第8図
(b) CC)
燃料棒13 燃料帰14第9図
(α)
(b) (C)
燃料棒16 燃料棒14第10図
(b) (C) (d)燃羽
捧18 燃柵13 燃料棒1
4第11図
に)
(b)
燃料棒19
第12図FIGS. 1(a), (b), and (C) are the first embodiments of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the relationship between the hydrogen to fuel atomic ratio of enriched uranium fuel and the neutron multiplication factor, Figure 3 is a diagram showing the relationship between the void ratio and the neutron infinite multiplication factor, and Figure 4 The figure shows the relationship between the void fraction and the infinite neutron multiplication factor in the first embodiment, Figure 5 shows the output distribution in the axial direction, Figures 6 (a), (b), (C), Figure 7(a). (b), (C), Figure 8 (a), (b), (c),
Figures 9(a) and (b). (C), Figure 10 (a), (b), (c),
(d), FIG. 11(a). (b), Figure 12 (a), (b), (c),
(d) is a diagram showing a second embodiment to an eighth embodiment of the present invention, respectively. 1...Fuel assembly 2...Channel box 3...Fuel rod 4...Fuel rod 5...Control rod guide tube 6...Plutonium fuel with enrichment of 10.0+yt% 7
...Concentration level 6. Owt% uranium fuel 8...fuel rods 9...fuel rods 10...enrichment 9.5
wt% plutonium fuel 11...enrichment 8. Owt
% plutonium fuel 12...fuel rods 13
...Fuel rod 14...Fuel rod 15...Natural uranium fuel 16...Fuel rod 17...Enrichment level 5. Owt% plutonium fuel 18
...Fuel rod 19...Fuel rod 21...Fuel rod fuel Figure 1 (α) (b)
(C fuel supply 3 Inhalation camphor 4 Hydrogen to fuel atomic ratio - Inu-hoyt conflict (%) Hoyt ratio (%) Phase number output Fig. 6 (b) (C) Fuel frame 8 Fuel rod 9 Fig. 7 <a> (b) , (C) Fuel rod) 2 Fuel rod 4 Fig. 8 (b) CC) Fuel rod 13 Fuel rod 14 Fig. 9 (α) (b) (C) Fuel rod 16 Fuel rod 14th Figure 10 (b) (C) (d) Fuel rod 18 Fuel fence 13 Fuel rod 1
4 in Figure 11) (b) Fuel rod 19 Figure 12
Claims (1)
って流却材が上流側から下流側に流れるにつれて冷却材
中にボイドが発生するような燃料集合体において、該燃
料集合体は冷却材の流れの方向に二領域に分割され、下
流側の領域に含まれる核分裂性ウランの、該領域に含ま
れる全燃料物質に対する平均の重量割合が上流側の領域
でのそれより小であり、且つ、下流側の領域に含まれる
核分裂性プルトニウムの、該領域に含まれる全燃料物質
に対する平均の重量割合が上流側の領域でのそれよりも
大であるように構成したことを特徴とする燃料集合体。1. In a fuel assembly consisting of a bundle of a large number of fuel rods, in which voids are generated in the coolant as the flow material flows from the upstream side to the downstream side along the longitudinal direction of the fuel rods, the fuel assembly is It is divided into two regions in the direction of coolant flow, and the average weight ratio of fissile uranium contained in the downstream region to the total fuel material contained in the region is smaller than that in the upstream region. , and characterized in that the average weight ratio of fissile plutonium contained in the downstream region to the total fuel material contained in the region is larger than that in the upstream region. fuel assembly.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62315885A JPH01155292A (en) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | Fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62315885A JPH01155292A (en) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | Fuel assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01155292A true JPH01155292A (en) | 1989-06-19 |
Family
ID=18070773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62315885A Pending JPH01155292A (en) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | Fuel assembly |
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JP (1) | JPH01155292A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000069324A1 (en) * | 1999-05-18 | 2000-11-23 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscope |
-
1987
- 1987-12-14 JP JP62315885A patent/JPH01155292A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000069324A1 (en) * | 1999-05-18 | 2000-11-23 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscope |
US6902527B1 (en) | 1999-05-18 | 2005-06-07 | Olympus Corporation | Endoscope system with charge multiplying imaging device and automatic gain control |
US7258663B2 (en) | 1999-05-18 | 2007-08-21 | Olympus Corporation | Endoscope system with irradiated light switching feature |
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