JP7365297B2 - 燃料集合体及び沸騰水型原子炉 - Google Patents
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Description
・円筒状の原子炉圧力容器101、
・原子炉圧力容器101の内部に配置される円筒状の炉心シュラウド102、
・炉心シュラウド102の内部に配置され、複数の燃料集合体を正方格子状に装荷する炉心103、
・原子炉圧力容器101の内部に配置され、炉心103を覆うシュラウドヘッド104、
・シュラウドヘッド104の上部に配置され、上方へと延伸する気水分離器105、
・気水分離器105の上方に配置される蒸気乾燥器106、
・炉心シュラウド102の内部に配置され、シュラウドヘッド104の下方で、炉心シュラウド102に取り付けられ、炉心103の上端部に位置する上部格子板107、
・炉心シュラウド102の内部に配置され、シュラウドヘッド104の下方で、炉心シュラウド102に取り付けられ、炉心103の下端部に位置する炉心支持板108、
・炉心支持板108に配置される複数の燃料支持金具109、
・原子炉圧力容器101の内部に配置され、燃料集合体の核反応を制御するため、炉心103に水平断面が十字状の制御棒(十字型制御棒)を挿入可能とする複数の制御棒案内管110、
・原子炉圧力容器101の底部よりも下方に配置される制御棒駆動機構ハウジング(図示せず)の内部に配置され、制御棒と連結する制御棒駆動機構111、
・原子炉圧力容器101の底部で、その下方から原子炉圧力容器101の内部へ貫通するように配置される複数のインターナルポンプ113。
(1)チャンネルボックス203の4つのコーナ部分に形成される間隙220、
(2)チャンネルボックス203の側壁部212と最外層に配置される燃料棒201とで形成される、及び、チャンネルボックス203の側壁部214と最外層に配置される燃料棒201とで形成される間隙221、
(3)チャンネルボックス203の側壁部211と最外層に配置される燃料棒201とで形成される、及び、チャンネルボックス203の側壁部213と最外層に配置される燃料棒201とで形成される間隙222。
(1)第1列、第15列は、11本の燃料棒201(第1燃料棒配列231)、
(2)第2列、第4列、第6列、第8列、第10列、第12列、第14列は、12本の燃料棒201(第2燃料棒配列232)、
(3)第3列、第5列、第7列、第9列、第11列、第13列は、13本の燃料棒201(第3燃料棒配列233)。
(1)第1燃料棒配列231(第1列、第15列)に配置される燃料棒201は、11本全て、第1燃料棒2011、
(2)第2燃料棒配列232に配置され、第2列、第14列に配置される燃料棒201は、中央部の10本が第2燃料棒2012、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒2011、
(3)第3燃料棒配列233に配置され、第3列、第13列に配置される燃料棒201は、中央部の7本が第1燃料棒2011、その外側の左右2本づつ(合計4本)が第2燃料棒2012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒2011、
(4)その他の第2燃料棒配列232に配置され、第4列、第6列、第8列、第10列、第12列に配置される燃料棒201は、中央部の8本が第1燃料棒2011、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第2燃料棒2012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒2011、
(5)その他の第3燃料棒配列233に配置され、第5列、第7列、第9列、第11列に配置される燃料棒201は、中央部の9本が第1燃料棒2011、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第2燃料棒2012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒2011。
・第2燃料棒配列232のうち、第4列、第6列、第8列、第10列、第12列、及び、第3燃料棒配列233のうち、第5列、第7列、第9列、第11列において、最外側から1層内側に配置される燃料棒201、
・第2燃料棒配列232のうち、第2列、第14列の中央部に配置される燃料棒201、
・第3燃料棒配列233のうち、第3列、第13列において、最外側から1層及び2層内側に配置される燃料棒201。
・第2燃料棒配列232であって、第2列、第14列のうち、最外側から2層目及び3層目の左右2本づつ(合計4本)に配置される燃料棒201、
・第3燃料棒配列233であって、第3列、第13列のうち、最外側から2層目及び3層目の左右2本づつ(合計4本)に配置される燃料棒201、
・第2燃料棒配列232であって、第4列、第12列のうち、最外側から1層目の左右1本づつ(合計2本)に配置される燃料棒201。
(1)第1燃料棒配列531(第1列、第15列)に配置される燃料棒201は、12本全て、第1燃料棒2011、
(2)第2燃料棒配列532に配置され、第2列、第14列に配置される燃料棒201は、中央部の11本が第2燃料棒2012、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒2011、
(3)その他の第1燃料棒配列531に配置され、第3列、第5列、第7列、第9列、第11列、第13列に配置される燃料棒201は、中央部の8本が第1燃料棒2011、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第2燃料棒2012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒2011、
(4)その他の第2燃料棒配列532に配置され、第4列、第6列、第8列、第10列、第12列に配置される燃料棒201は、中央部の9本が第1燃料棒2011、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第2燃料棒2012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒2011。
(1)チャンネルボックス203の4つのコーナ部分に形成される間隙520、
(2)チャンネルボックス203の側壁部212と最外層に配置される燃料棒201とで形成される、及び、チャンネルボックス203の側壁部214と最外層に配置される燃料棒201とで形成される間隙521、
(3)チャンネルボックス203の側壁部211と最外層に配置される燃料棒201とで形成される、及び、チャンネルボックス203の側壁部211と最外層に配置される燃料棒201とで形成される間隙522。
ここで、N1は、第2燃料棒6012の本数であり、N2は、第1燃料棒6011の本数及び第2燃料棒6012の本数の和(燃料集合体200の全ての燃料棒の本数)である。また、L1は、第2燃料棒6012の上部の燃料濃縮度「A」の領域の長さ及び第2燃料棒6012の下部の燃料濃縮度「B」の領域の長さの和であり、L2は、第2燃料棒6012の下部の燃料濃縮度「B」の領域の長さである。
ここで、「1.8」は、第2燃料棒6012の燃料濃縮度「A」の領域の長さ及び第2燃料棒6012の燃料濃縮度「B」の領域の長さの和であり、「0.3」は、第2燃料棒6012の燃料濃縮度「B」の領域の長さである。
(1)第1燃料棒配列231(第1列、第15列)に配置される燃料棒701は、11本全て、第1燃料棒7011、
(2)第2燃料棒配列232に配置され、第2列、第14列に配置される燃料棒701は、中央部の6本が第1燃料棒7011、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第2燃料棒7012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第3燃料棒7013、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒7011、
(3)第3燃料棒配列233に配置され、第3列、第13列に配置される燃料棒701は、中央部の7本が第1燃料棒7011、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第2燃料棒7012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第3燃料棒7013、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒7011、
(4)第2燃料棒配列232に配置され、第4列、第12列に配置される燃料棒701は、中央部の8本が第1燃料棒7011、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第2燃料棒7012、更に、その外側の左右1本づつ(合計2本)が第1燃料棒7011、
(5)その他の第2燃料棒配列232に配置され、第6列、第8列、第10列に配置される燃料棒701は、12本全て、第1燃料棒7011、
(6)その他の第3燃料棒配列233に配置され、第5列、第7列、第9列、第11列に配置される燃料棒701は、13本全て、第1燃料棒7011。
図8は、実施例4に記載する燃料集合体700に配置される3種類の燃料棒701の鉛直断面を説明する説明図である。
(1)第2燃料棒配列232であって、第2列、第14列に配置され、最外層から1層内側の左右1本づつに配置される燃料棒701、及び、第3燃料棒配列233であって、第3列、第13列に配置され、最外層から1層内側の左右1本づつに配置される燃料棒701、の平均の発熱係数は、燃料集合体700の平均の発熱係数の、1.5倍である。
(2)第2燃料棒配列232であって、第2列、第14列に配置され、最外層から2層内側の左右1本づつに配置される燃料棒701、第3燃料棒配列233であって、第3列、第13列に配置され、最外層から2層内側の左右1本づつに配置される燃料棒701、第2燃料棒配列232であって、第4列、第12列に配置され、最外層から1層内側の左右1本づつに配置される燃料棒701、第1燃料棒配列231(第1列、第15列)に配置され、左右1本づつに配置される燃料棒701、第2燃料棒配列232であって、第2列、第4列、第6列、第8列、第10列、第12列、第14列に配置され、最外層の左右1本づつに配置される燃料棒701、及び、第3燃料棒配列233であって、第3列、第5列、第7列、第9列、第11列、第13列に配置され、最外層の左右1本づつに配置される燃料棒701、の平均の発熱係数は、燃料集合体700の平均の発熱係数の、1.3倍である。
(3)第1燃料棒配列231(第1列、第15列)に配置され、左右1本づつに配置される燃料棒701を除く部分に配置される燃料棒701、の平均の発熱係数は、燃料集合体700の平均の発熱係数の、1.2倍である。
(4)これら以外に配置される燃料棒701の平均の発熱係数は、燃料集合体700の平均の発熱係数の、0.8倍である。
Claims (10)
- 三角格子状に配置される複数の燃料棒と、前記燃料棒を配置する四角筒状のチャンネルボックスと、を有する燃料集合体であって、
前記燃料棒は、中央領域に配置される第1燃料棒と、その周囲に配置される第2燃料棒と、更に、その周囲に配置される前記第1燃料棒とを、有し、
前記第1燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、1つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第2燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、2つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第2燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度は、前記第1燃料棒の燃料の燃料濃縮度よりも、低いことを特徴とする燃料集合体。 - 請求項1に記載する燃料集合体であって、
前記第2燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度は、前記第1燃料棒の燃料の燃料濃縮度と同等であることを特徴とする燃料集合体。 - 請求項2に記載する燃料集合体であって、
前記第2燃料棒の上部の核***性プルトニウム富化度は、前記第1燃料棒の核***性プルトニウム富化度と同等であり、前記第2燃料棒の下部の核***性プルトニウム富化度は、前記第1燃料棒の核***性プルトニウム富化度及び前記第2燃料棒の上部の核***性プルトニウム富化度よりも、低いことを特徴とする燃料集合体。 - 請求項2に記載する燃料集合体であって、
前記第1燃料棒を、最外層の1層のみに配置し、前記第2燃料棒を、最外層から1層内側の1層のみに配置することを特徴とする燃料集合体。 - 請求項1に記載する燃料集合体であって、
前記第2燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度は、前記第1燃料棒の燃料の燃料濃縮度よりも低く、前記第2燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度は、前記第2燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度よりも低いことを特徴とする燃料集合体。 - 請求項5に記載する燃料集合体であって、
前記第1燃料棒の燃料の燃料濃縮度をA、前記第2燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度をB、前記第2燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度をC、前記第2燃料棒の本数をN1、全ての燃料棒の本数をN2と、前記第2燃料棒の下部の燃料濃縮度の領域の長さ及び前記第2燃料棒の上部の燃料濃縮度の領域の長さの和をL1と、前記第2燃料棒の下部の燃料濃縮度の領域の長さL2と、する場合、
A=C×{1+(1-B)×(N1/N2)×(L2/L1)}
であることを特徴とする燃料集合体。 - 三角格子状に配置される複数の燃料棒と、前記燃料棒を配置する四角筒状のチャンネルボックスと、を有する燃料集合体であって、
前記燃料棒は、前記チャンネルボックスの4つのコーナ部分の近傍に配置される第2燃料棒及び第3燃料棒と、これら以外に配置される第1燃料棒とを、有し、
前記第1燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、1つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第2燃料棒及び第3燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、2つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第2燃料棒及び第3燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度は、前記第1燃料棒の燃料の燃料濃縮度よりも、低いことを特徴とする燃料集合体。 - 請求項7に記載する燃料集合体であって、
前記第3燃料棒の下部の燃料濃縮度の有効長が、前記第2燃料棒の下部の燃料濃縮度の有効長よりも、長いことを特徴とする燃料集合体。 - 請求項8に記載する燃料集合体であって、
前記第2燃料棒が、コーナ部分の内側に配置され、
前記第3燃料棒が、コーナ部分の外側に配置されることを特徴とする燃料集合体。 - 請求項1に記載する燃料集合体を有することを特徴とする沸騰水型原子炉。
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