JP2972177B2 - 熱中性子炉用燃料要素及び燃料集合体 - Google Patents
熱中性子炉用燃料要素及び燃料集合体Info
- Publication number
- JP2972177B2 JP2972177B2 JP10078283A JP7828398A JP2972177B2 JP 2972177 B2 JP2972177 B2 JP 2972177B2 JP 10078283 A JP10078283 A JP 10078283A JP 7828398 A JP7828398 A JP 7828398A JP 2972177 B2 JP2972177 B2 JP 2972177B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- thermal neutron
- fuel assembly
- neutron reactor
- pellets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱中性子炉で用い
る燃料要素及び燃料集合体に関し、更に詳しく述べる
と、内側部分の核***性物質濃度が外側部分の核***性
物質濃度よりも高い核燃料物質からなるか、あるいは内
側部分が核燃料物質からなり外側部分が燃料親物質から
なる二重ペレットを用いた熱中性子炉用燃料要素及び燃
料集合体に関するものである。
る燃料要素及び燃料集合体に関し、更に詳しく述べる
と、内側部分の核***性物質濃度が外側部分の核***性
物質濃度よりも高い核燃料物質からなるか、あるいは内
側部分が核燃料物質からなり外側部分が燃料親物質から
なる二重ペレットを用いた熱中性子炉用燃料要素及び燃
料集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱中性子炉に用いられる燃料要素は、通
常、多数の燃料ペレットを被覆管内に封入した構造であ
る。燃料ペレットとしては、一般に、二酸化ウランある
いはウラン・プルトニウム混合酸化物（ＭＯＸ）からな
る核燃料物質により製造される均一ペレットが用いられ
ている。
常、多数の燃料ペレットを被覆管内に封入した構造であ
る。燃料ペレットとしては、一般に、二酸化ウランある
いはウラン・プルトニウム混合酸化物（ＭＯＸ）からな
る核燃料物質により製造される均一ペレットが用いられ
ている。
【０００３】ところで原子炉の稼働率を上げるために
は、原子炉の運転期間を長期化することが要求される。
そこで燃料集合体を長期間燃焼させる必要があり、その
ためには燃料中の核***物質濃度を高める必要がある。
しかし、単に燃料中の核***物質濃度の高い燃料要素を
用いた燃料集合体では、次のような問題が生じる。 燃焼初期の余剰反応度が上昇し、炉心径方向出力ピー
キングが増加する。 燃料集合体内中央部の熱中性子束が減少することか
ら、燃料集合体内の局所出力ピーキング係数が増加す
る。
は、原子炉の運転期間を長期化することが要求される。
そこで燃料集合体を長期間燃焼させる必要があり、その
ためには燃料中の核***物質濃度を高める必要がある。
しかし、単に燃料中の核***物質濃度の高い燃料要素を
用いた燃料集合体では、次のような問題が生じる。 燃焼初期の余剰反応度が上昇し、炉心径方向出力ピー
キングが増加する。 燃料集合体内中央部の熱中性子束が減少することか
ら、燃料集合体内の局所出力ピーキング係数が増加す
る。
【０００４】上記の対策としては、燃焼初期の余剰反
応度を抑制するために可燃性毒物を添加した燃料要素を
用いる技術がある。具体的には、二酸化ウラン又はウラ
ン・プルトニウム混合酸化物の中に酸化ガドリニウムを
固溶させた均一ペレット、あるいは二酸化ウラン又はウ
ラン・プルトニウム混合酸化物のペレットの中心部に酸
化ガドリニウム棒を挿入した二重ペレットが用いられて
いる。
応度を抑制するために可燃性毒物を添加した燃料要素を
用いる技術がある。具体的には、二酸化ウラン又はウラ
ン・プルトニウム混合酸化物の中に酸化ガドリニウムを
固溶させた均一ペレット、あるいは二酸化ウラン又はウ
ラン・プルトニウム混合酸化物のペレットの中心部に酸
化ガドリニウム棒を挿入した二重ペレットが用いられて
いる。
【０００５】また、上記の対策としては、燃料集合体
の局所出力ピーキング係数を低減するために、核***物
質濃度を変化させた多種類の燃料要素を配列することが
検討されている。
の局所出力ピーキング係数を低減するために、核***物
質濃度を変化させた多種類の燃料要素を配列することが
検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、可燃性毒物を
含有する燃料要素は出力抑制効果が大きく、局所的に出
力の極めて少ない燃料要素が偏在することになり、燃料
集合体内局所出力ピーキング係数を更に増加させる問題
が生じる。また、このような可燃性毒物入りの燃料要素
を製作するためには、核燃料製造施設の中に、可燃性毒
物を含有しない燃料要素と、含有する燃料要素を作るラ
インが独立に２系統必要となり、製造コストの上昇を招
く。
含有する燃料要素は出力抑制効果が大きく、局所的に出
力の極めて少ない燃料要素が偏在することになり、燃料
集合体内局所出力ピーキング係数を更に増加させる問題
が生じる。また、このような可燃性毒物入りの燃料要素
を製作するためには、核燃料製造施設の中に、可燃性毒
物を含有しない燃料要素と、含有する燃料要素を作るラ
インが独立に２系統必要となり、製造コストの上昇を招
く。
【０００７】他方、核***物質濃度を変化させた多種類
の燃料要素を使用すると、その燃料製造過程におけるキ
ャンペーン数の増加、製造・製品管理の複雑化などによ
り、やはり製造コストの上昇を招く。
の燃料要素を使用すると、その燃料製造過程におけるキ
ャンペーン数の増加、製造・製品管理の複雑化などによ
り、やはり製造コストの上昇を招く。
【０００８】本発明の目的は、燃焼初期の余剰反応度が
大きくならないために可燃性毒物を必要とせず、燃料集
合体内の局所出力ピーキング係数が大きくならないため
に核***物質濃度を変化させた燃料要素を多種類使用す
る必要が無く、且つ燃焼に伴う反応度の低下が緩やか
で、長期間燃焼させることができる熱中性子炉用燃料要
素及び燃料集合体を提供することである。
大きくならないために可燃性毒物を必要とせず、燃料集
合体内の局所出力ピーキング係数が大きくならないため
に核***物質濃度を変化させた燃料要素を多種類使用す
る必要が無く、且つ燃焼に伴う反応度の低下が緩やか
で、長期間燃焼させることができる熱中性子炉用燃料要
素及び燃料集合体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、内側部分の核
***性物質濃度が外側部分の核***性物質濃度よりも高
い核燃料物質からなる多数の二重ペレットを、被覆管内
に封入した熱中性子炉用燃料要素である。また本発明
は、内側部分が核燃料物質からなり、外側部分が燃料親
物質からなる多数の二重ペレットを、被覆管内に封入し
た熱中性子炉用燃料要素である。いずれにしても本発明
では、二重ペレットの外側部分の自己遮蔽効果を利用し
て余剰反応度を抑制しており、この点に特徴がある。
***性物質濃度が外側部分の核***性物質濃度よりも高
い核燃料物質からなる多数の二重ペレットを、被覆管内
に封入した熱中性子炉用燃料要素である。また本発明
は、内側部分が核燃料物質からなり、外側部分が燃料親
物質からなる多数の二重ペレットを、被覆管内に封入し
た熱中性子炉用燃料要素である。いずれにしても本発明
では、二重ペレットの外側部分の自己遮蔽効果を利用し
て余剰反応度を抑制しており、この点に特徴がある。
【００１０】本発明では、このような燃料要素を多数本
配列して束ねることで燃料集合体を構成する。なお、上
記の核燃料物質あるいは燃料親物質は、例えばウラン、
プルトニウム、あるいはトリウムを含有する酸化物燃料
などである。また外側部分の核燃料物質あるいは燃料親
物質は金属燃料でもよい。金属燃料は酸化物燃料と比較
して熱伝導度が良い分、熱的に有利である。
配列して束ねることで燃料集合体を構成する。なお、上
記の核燃料物質あるいは燃料親物質は、例えばウラン、
プルトニウム、あるいはトリウムを含有する酸化物燃料
などである。また外側部分の核燃料物質あるいは燃料親
物質は金属燃料でもよい。金属燃料は酸化物燃料と比較
して熱伝導度が良い分、熱的に有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る燃料集合体の
一実施形態を示す横断面図である。ここでは新型転換炉
（ＡＴＲ）に適用した例を示している。まず新型転換炉
について概略説明しておく。原子炉本体は、多数のカラ
ンドリア管１０が正方格子状に配列され各カランドリア
管１０の外側が重水Ｄ2 Ｏで満たされているカランドリ
アタンク、各カランドリア管１０に挿入されている圧力
管１２、該圧力管１２内に装荷される燃料集合体、及び
遮蔽体などからなる。燃料集合体は、圧力管１２内で炉
心下部から流入する軽水冷却材Ｈ2 Ｏによって冷却さ
れ、加熱されて沸騰した冷却材は蒸気となり上昇して蒸
気ドラムへと向かう。なお、圧力管１２とカランドリア
管１０との間には、熱遮蔽として炭酸ガスＣＯ2 を供給
する。
一実施形態を示す横断面図である。ここでは新型転換炉
（ＡＴＲ）に適用した例を示している。まず新型転換炉
について概略説明しておく。原子炉本体は、多数のカラ
ンドリア管１０が正方格子状に配列され各カランドリア
管１０の外側が重水Ｄ2 Ｏで満たされているカランドリ
アタンク、各カランドリア管１０に挿入されている圧力
管１２、該圧力管１２内に装荷される燃料集合体、及び
遮蔽体などからなる。燃料集合体は、圧力管１２内で炉
心下部から流入する軽水冷却材Ｈ2 Ｏによって冷却さ
れ、加熱されて沸騰した冷却材は蒸気となり上昇して蒸
気ドラムへと向かう。なお、圧力管１２とカランドリア
管１０との間には、熱遮蔽として炭酸ガスＣＯ2 を供給
する。
【００１２】燃料集合体は、ここでは２８本の燃料要素
１４を束にしたクラスター型で、各燃料要素１４は多数
の燃料ペレットを被覆管１６に充填した構造である。燃
料要素１４は、３層の同心円周上に配列され、上下両端
をタイプレートで固定するとともに、水平方向の構造的
安定を図るためにスペーサを設け、スペーサ間をスペー
サタイロッド１８で固定する。
１４を束にしたクラスター型で、各燃料要素１４は多数
の燃料ペレットを被覆管１６に充填した構造である。燃
料要素１４は、３層の同心円周上に配列され、上下両端
をタイプレートで固定するとともに、水平方向の構造的
安定を図るためにスペーサを設け、スペーサ間をスペー
サタイロッド１８で固定する。
【００１３】拡大して図示したように、本発明では燃料
ペレットとして二重ペレット２０を用いる。例えば内側
部分２２は核***性物質濃度が高い核燃料物質からな
り、外側部分２４は、核***性物質濃度が低い核燃料物
質からなる構造である。このような多数の二重ペレット
２０を被覆管１６内に封入して燃料要素１４とする。
ペレットとして二重ペレット２０を用いる。例えば内側
部分２２は核***性物質濃度が高い核燃料物質からな
り、外側部分２４は、核***性物質濃度が低い核燃料物
質からなる構造である。このような多数の二重ペレット
２０を被覆管１６内に封入して燃料要素１４とする。
【００１４】また他の例としては、内側部分が核燃料物
質からなり、外側部分が燃料親物質からなる二重ペレッ
トを用いて燃料要素を構成することもできる。
質からなり、外側部分が燃料親物質からなる二重ペレッ
トを用いて燃料要素を構成することもできる。
【００１５】本発明としては、このような二重ペレット
のみからなる燃料要素のみを束ねて燃料集合体とする構
成があるが、その他、このような二重ペレットと均一ペ
レットとを組み合わせる構成もある。後者の場合、例え
ば、中央部に酸化ウラン又はウラン・プルトニウム混合
酸化物からなる均一ペレットを被覆管に封入した燃料要
素を配置し、外側に二重ペレットを被覆管に封入した燃
料要素を配置した燃料集合体を配置する例がある。ある
いは、軸方向の上下部に酸化ウラン又はウラン・プルト
ニウム混合酸化物からなる均一ペレットが位置し、その
中央部に二重ペレットが位置するように被覆管内に装填
して燃料要素とし、それを束ねて燃料集合体とする構
成、更にはそれら両方の技術を組み合わせて燃料集合体
を構成することもできる。
のみからなる燃料要素のみを束ねて燃料集合体とする構
成があるが、その他、このような二重ペレットと均一ペ
レットとを組み合わせる構成もある。後者の場合、例え
ば、中央部に酸化ウラン又はウラン・プルトニウム混合
酸化物からなる均一ペレットを被覆管に封入した燃料要
素を配置し、外側に二重ペレットを被覆管に封入した燃
料要素を配置した燃料集合体を配置する例がある。ある
いは、軸方向の上下部に酸化ウラン又はウラン・プルト
ニウム混合酸化物からなる均一ペレットが位置し、その
中央部に二重ペレットが位置するように被覆管内に装填
して燃料要素とし、それを束ねて燃料集合体とする構
成、更にはそれら両方の技術を組み合わせて燃料集合体
を構成することもできる。
【００１６】なお本発明で用いる二重ペレットは、円筒
状の外側部材に円柱状又は粒子状の内側部材を挿入する
方法で製作できる。例えば、劣化ウラン−ジルコニウム
合金燃料を、中心軸に沿って貫通孔を開け、その貫通孔
に核***性物質濃度の高い細径のウラン・プルトニウム
混合酸化物燃料を挿入するか、あるいは粒子状のウラン
・プルトニウム混合酸化物燃料を充填するなどの方法が
採用できる。
状の外側部材に円柱状又は粒子状の内側部材を挿入する
方法で製作できる。例えば、劣化ウラン−ジルコニウム
合金燃料を、中心軸に沿って貫通孔を開け、その貫通孔
に核***性物質濃度の高い細径のウラン・プルトニウム
混合酸化物燃料を挿入するか、あるいは粒子状のウラン
・プルトニウム混合酸化物燃料を充填するなどの方法が
採用できる。
【００１７】
【実施例】以下、実施例１〜４で、本発明による二重ペ
レットを用いた燃料集合体（実施例）と均一ペレットを
用いた燃料集合体（比較例）とについて、比較検討した
結果を説明する。
レットを用いた燃料集合体（実施例）と均一ペレットを
用いた燃料集合体（比較例）とについて、比較検討した
結果を説明する。
【００１８】（実施例１）実施例１は、内側部分の核分
裂性物質濃度が外側部分の核***性物質濃度よりも高い
核燃料物質からなる二重ペレットを用いた燃料集合体の
場合であり、比較例１は均一ペレットを用いた燃料集合
体の場合である。想定した原子炉は新型転換炉であり、
燃料集合体の構成は図１に示す通りである。解析に用い
た燃料ペレットの詳細を表１に示す。
裂性物質濃度が外側部分の核***性物質濃度よりも高い
核燃料物質からなる二重ペレットを用いた燃料集合体の
場合であり、比較例１は均一ペレットを用いた燃料集合
体の場合である。想定した原子炉は新型転換炉であり、
燃料集合体の構成は図１に示す通りである。解析に用い
た燃料ペレットの詳細を表１に示す。
【００１９】表１の２種類の燃料ペレットを用いて構成
した燃料集合体の実効増倍率の燃焼度変化を図２に示
す。比較例１の燃料集合体は、燃焼初期の余剰反応度が
大きくなり、酸化ガドリニウム等の可燃性毒物を添加
し、余剰反応度を抑制する必要がある。しかし実施例１
の燃料集合体は、その必要が無く、燃焼に伴う反応度の
低下も緩やかである。これは、実施例１の燃料集合体で
は、燃料要素断面における外側部分に燃料親物質が多く
含まれているため、これらの燃料親物質による中性子の
遮蔽効果によるものである。
した燃料集合体の実効増倍率の燃焼度変化を図２に示
す。比較例１の燃料集合体は、燃焼初期の余剰反応度が
大きくなり、酸化ガドリニウム等の可燃性毒物を添加
し、余剰反応度を抑制する必要がある。しかし実施例１
の燃料集合体は、その必要が無く、燃焼に伴う反応度の
低下も緩やかである。これは、実施例１の燃料集合体で
は、燃料要素断面における外側部分に燃料親物質が多く
含まれているため、これらの燃料親物質による中性子の
遮蔽効果によるものである。
【００２０】
【表１】
【００２１】図３は、上記のように構成した２種の燃料
集合体の局所出力ピーキング係数の燃焼度変化の比較を
示すものである。比較例１の燃料集合体では、核***性
物質濃度を燃料集合体内で一様としたため、燃料集合体
の外層で大きな出力ピーキングが生じ、局所出力ピーキ
ング係数が過度に増大している。これを低減するために
は、核***物質濃度を変化させた燃料要素を多種類使用
する必要がある。しかし、実施例１の燃料集合体では、
局所出力ピーキング係数が小さいため、核***物質濃度
を変化させた燃料要素を多種類使用する必要が無い。ま
た外側燃料要素の燃焼に伴う出力ピーキングの低下も緩
やかであり、熱除去の観点からも有利である。これら
は、前述と同様の理由により、実施例１で用いた燃料要
素は燃焼に伴う出力の低下が緩やかなためである。更に
実施例１の燃料集合体では局所出力ピーキング係数が小
さい状態、すなわち平坦な出力分布で燃焼が進行するた
め、一部の燃料要素だけの燃焼が極端に進行することを
防止することができ、燃料要素の機械的及び熱的健全性
を確保することができる。
集合体の局所出力ピーキング係数の燃焼度変化の比較を
示すものである。比較例１の燃料集合体では、核***性
物質濃度を燃料集合体内で一様としたため、燃料集合体
の外層で大きな出力ピーキングが生じ、局所出力ピーキ
ング係数が過度に増大している。これを低減するために
は、核***物質濃度を変化させた燃料要素を多種類使用
する必要がある。しかし、実施例１の燃料集合体では、
局所出力ピーキング係数が小さいため、核***物質濃度
を変化させた燃料要素を多種類使用する必要が無い。ま
た外側燃料要素の燃焼に伴う出力ピーキングの低下も緩
やかであり、熱除去の観点からも有利である。これら
は、前述と同様の理由により、実施例１で用いた燃料要
素は燃焼に伴う出力の低下が緩やかなためである。更に
実施例１の燃料集合体では局所出力ピーキング係数が小
さい状態、すなわち平坦な出力分布で燃焼が進行するた
め、一部の燃料要素だけの燃焼が極端に進行することを
防止することができ、燃料要素の機械的及び熱的健全性
を確保することができる。
【００２２】（実施例２）実施例２は、内側部分が核分
裂性物質からなり、外側部分が燃料親物質からなる二重
ペレットを用いた燃料集合体の場合であり、比較例２は
均一ペレットを用いた燃料集合体の場合である。想定し
た原子炉は新型転換炉であり、燃料集合体の構成は図１
に示したのと同様である。解析に用いた燃料ペレットの
詳細を表２に示す。
裂性物質からなり、外側部分が燃料親物質からなる二重
ペレットを用いた燃料集合体の場合であり、比較例２は
均一ペレットを用いた燃料集合体の場合である。想定し
た原子炉は新型転換炉であり、燃料集合体の構成は図１
に示したのと同様である。解析に用いた燃料ペレットの
詳細を表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】上記のように構成した２種の燃料集合体の
実効増倍率の燃焼度変化を図４に示す。また局所出力ピ
ーキング係数の燃焼度変化の比較を図５に示す。これら
も実施例１の場合と同様の傾向となる。
実効増倍率の燃焼度変化を図４に示す。また局所出力ピ
ーキング係数の燃焼度変化の比較を図５に示す。これら
も実施例１の場合と同様の傾向となる。
【００２５】（実施例３）実施例３も実施例２と同様、
内側部分が核***性物質からなり、外側部分が燃料親物
質からなる二重ペレットを用いた燃料集合体の場合であ
る。想定した原子炉は新型転換炉であり、燃料集合体の
構成は図１に示したのと同様である。解析に用いた燃料
ペレットの詳細を表３に示す。
内側部分が核***性物質からなり、外側部分が燃料親物
質からなる二重ペレットを用いた燃料集合体の場合であ
る。想定した原子炉は新型転換炉であり、燃料集合体の
構成は図１に示したのと同様である。解析に用いた燃料
ペレットの詳細を表３に示す。
【００２６】
【表３】
【００２７】上記のように構成した２種の燃料集合体の
実効増倍率の燃焼度変化を図６に、また局所出力ピーキ
ング係数の燃焼度変化の比較を図７に示す。これらも実
施例１及び実施例２の場合と同様の傾向となる。
実効増倍率の燃焼度変化を図６に、また局所出力ピーキ
ング係数の燃焼度変化の比較を図７に示す。これらも実
施例１及び実施例２の場合と同様の傾向となる。
【００２８】（実施例４）実施例４は、内側部分が核分
裂性物質からなり、外側部分が熱伝導度の良い劣化ウラ
ンの金属燃料からなる二重ペレットを用いた燃料集合体
の場合である。なお、比較例４は、均一ペレットを用い
た燃料集合体の場合であり、Ｐｕ重量が等しくなるよう
設定したものである。また、チャンネル出力はいずれの
場合も同一条件である。想定した原子炉は新型転換炉で
あり、燃料集合体は、中心部にスペーサ支持管が挿通さ
れ、内層に１２本、中間層に１８本、外層に２４本の燃
料要素を同心円周上に配列した構成である。解析に用い
た燃料ペレットの詳細を表４に示す。
裂性物質からなり、外側部分が熱伝導度の良い劣化ウラ
ンの金属燃料からなる二重ペレットを用いた燃料集合体
の場合である。なお、比較例４は、均一ペレットを用い
た燃料集合体の場合であり、Ｐｕ重量が等しくなるよう
設定したものである。また、チャンネル出力はいずれの
場合も同一条件である。想定した原子炉は新型転換炉で
あり、燃料集合体は、中心部にスペーサ支持管が挿通さ
れ、内層に１２本、中間層に１８本、外層に２４本の燃
料要素を同心円周上に配列した構成である。解析に用い
た燃料ペレットの詳細を表４に示す。
【００２９】
【表４】
【００３０】上記のように構成した２種の燃料集合体を
用いた場合の照射に伴う燃料反応度変化を図８に示す。
また燃料集合体内出力分布を図９に示す。なお、実施例
４では金属燃料を使用しており、比較例４とは核物質重
量が異なるので、燃焼度を照射日数に換算し比較評価を
行う。これらも実施例１乃至３の場合と同様の傾向にな
る。
用いた場合の照射に伴う燃料反応度変化を図８に示す。
また燃料集合体内出力分布を図９に示す。なお、実施例
４では金属燃料を使用しており、比較例４とは核物質重
量が異なるので、燃焼度を照射日数に換算し比較評価を
行う。これらも実施例１乃至３の場合と同様の傾向にな
る。
【００３１】以上の各実施例についての解析から、本発
明の燃料集合体では、燃焼初期の余剰反応度を抑え、燃
焼中期以降も反応度を高くすることが可能であり、長期
間燃焼させることができることが分かる。また、燃焼期
間を通じて燃料集合体内の出力分布が平坦化されること
も分かる。これらの効果は、燃料要素断面における外側
部分の燃料親物質の割合が多いほど大きく、またＵ−２
３８よりもＴｈ−２３２の方が大きくなることも分か
る。
明の燃料集合体では、燃焼初期の余剰反応度を抑え、燃
焼中期以降も反応度を高くすることが可能であり、長期
間燃焼させることができることが分かる。また、燃焼期
間を通じて燃料集合体内の出力分布が平坦化されること
も分かる。これらの効果は、燃料要素断面における外側
部分の燃料親物質の割合が多いほど大きく、またＵ−２
３８よりもＴｈ−２３２の方が大きくなることも分か
る。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、熱中性子炉で用いる燃料要素
横断面において、燃料内側部分の核***物質濃度を外側
部分のそれよりも高くすること、あるいは外側部分を燃
料親物質で構成することにより、酸化ガドリニウム等の
可燃性毒物を必要とせず、また核***物質濃度を変化さ
せた多種類の燃料要素を使用すること無く、燃料中の核
***性物質濃度を高めて燃料集合体を長期間燃焼させる
ことが可能となる。そのため原子炉の稼働率を上げるこ
とができ、燃料製造コストを低減でき、全体として経済
性に優れた燃料要素及び燃料集合体が得られる。
横断面において、燃料内側部分の核***物質濃度を外側
部分のそれよりも高くすること、あるいは外側部分を燃
料親物質で構成することにより、酸化ガドリニウム等の
可燃性毒物を必要とせず、また核***物質濃度を変化さ
せた多種類の燃料要素を使用すること無く、燃料中の核
***性物質濃度を高めて燃料集合体を長期間燃焼させる
ことが可能となる。そのため原子炉の稼働率を上げるこ
とができ、燃料製造コストを低減でき、全体として経済
性に優れた燃料要素及び燃料集合体が得られる。
【図１】本発明に係る燃料集合体の一実施例の横断面
図。
図。
【図２】実施例１における実効増倍率の燃焼度変化を示
すグラフ。
すグラフ。
【図３】実施例１における局所出力ピーキング係数の燃
焼度変化を示すグラフ。
焼度変化を示すグラフ。
【図４】実施例２における実効増倍率の燃焼度変化を示
すグラフ。
すグラフ。
【図５】実施例２における局所出力ピーキング係数の燃
焼度変化を示すグラフ。
焼度変化を示すグラフ。
【図６】実施例３における実効増倍率の燃焼度変化を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】実施例３における局所出力ピーキング係数の燃
焼度変化を示すグラフ。
焼度変化を示すグラフ。
【図８】実施例４における照射に伴う実効増倍率の変化
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図９】実施例４における照射に伴う局所出力ピーキン
グ係数の変化を示すグラフ。
グ係数の変化を示すグラフ。
１０ カランドリア管 １２ 圧力管 １４ 燃料要素 １６ 被覆管 ２０ 二重ペレット ２２ 内側部分 ２４ 外側部分
フロントページの続き (72)発明者 小森 和也 茨城県那珂郡東海村大字村松４番地33 動力炉・核燃料開発事業団東海事業所 内・原子力技術株式会社所属 (56)参考文献 特開 平４−256892（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−6786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−110292（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−101396（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 3/28 G21C 3/60 G21C 3/62 G21C 3/30
Claims (3)
- 【請求項１】 内側部分の核***性物質濃度が外側部分
の核***性物質濃度よりも高い核燃料物質からなる多数
の二重ペレットを、被覆管内に封入した熱中性子炉用燃
料要素において、前記二重ペレットは、内側部分の核燃
料物質がウラン、プルトニウム、あるいはトリウムを含
有する酸化物燃料からなり、外側部分の核燃料物質がウ
ラン、プルトニウム、あるいはトリウムを含有する金属
燃料からなることを特徴とする熱中性子炉用燃料要素。 - 【請求項２】 内側部分が核燃料物質からなり、外側部
分が燃料親物質からなる多数の二重ペレットを、被覆管
内に封入した熱中性子炉用燃料要素において、前記二重
ペレットは、内側部分の核燃料物質がウラン、プルトニ
ウム、あるいはトリウムを含有する酸化物燃料からな
り、外側部分の燃料親物質がウラン、プルトニウム、あ
るいはトリウムを含有する金属燃料からなることを特徴
とする熱中性子炉用燃料要素。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の熱中性子炉用燃
料要素を配列して束ねた熱中性子炉用燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10078283A JP2972177B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 熱中性子炉用燃料要素及び燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10078283A JP2972177B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 熱中性子炉用燃料要素及び燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11258374A JPH11258374A (ja) | 1999-09-24 |
| JP2972177B2 true JP2972177B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=13657638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10078283A Expired - Fee Related JP2972177B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 熱中性子炉用燃料要素及び燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2972177B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100558323B1 (ko) | 2004-05-19 | 2006-03-10 | 한국원자력연구소 | 이중구조 핵연료 소결체 제조방법 |
| FR2870628B1 (fr) * | 2005-02-09 | 2006-07-14 | Korea Atomic Energy Res | Procede de fabrication d'une pastille de combustible nucleaire double frittee |
| EP2869306A1 (en) | 2013-10-30 | 2015-05-06 | Thor Energy AS | A fuel assembly for a nuclear reactor |
-
1998
- 1998-03-11 JP JP10078283A patent/JP2972177B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11258374A (ja) | 1999-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3531011B2 (ja) | 燃料集合体及び原子炉 | |
| JP4970871B2 (ja) | 沸騰水型軽水炉炉心 | |
| JP2972177B2 (ja) | 熱中性子炉用燃料要素及び燃料集合体 | |
| JP3292587B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3079609B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3514869B2 (ja) | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 | |
| JP4351798B2 (ja) | 燃料集合体および原子炉 | |
| JP3031644B2 (ja) | 燃料集合体及び炉心 | |
| JP3036129B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH0636047B2 (ja) | 原子炉用燃料集合体 | |
| JP3318210B2 (ja) | Ｍｏｘ燃料集合体及び炉心 | |
| JP2786656B2 (ja) | 高速炉の炉心及び燃料交換方法 | |
| JP3894784B2 (ja) | 沸騰水型原子炉の燃料装荷方法 | |
| JP2953789B2 (ja) | 核燃料集合体 | |
| JP3051762B2 (ja) | 核燃料集合体 | |
| JP2024076565A (ja) | 高速炉の燃料集合体及び高速炉の炉心 | |
| JP2000298187A (ja) | 原子炉用燃料要素 | |
| JPS6247115Y2 (ja) | ||
| JPS6356513B2 (ja) | ||
| WO2017145268A1 (ja) | 燃料集合体及びそれを装荷する炉心 | |
| JPS58131588A (ja) | 沸騰水型原子炉 | |
| JPH07111468B2 (ja) | 原子炉用燃料集合体 | |
| JPS60205283A (ja) | 高速増殖炉 | |
| JPS63231293A (ja) | 原子炉の炉心 | |
| JP2000258574A (ja) | 燃料集合体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070827 Year of fee payment: 8 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070827 Year of fee payment: 8 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070827 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080827 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |