JPH02147890A - 燃料集合体 - Google Patents
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- JPH02147890A JPH02147890A JP63299566A JP29956688A JPH02147890A JP H02147890 A JPH02147890 A JP H02147890A JP 63299566 A JP63299566 A JP 63299566A JP 29956688 A JP29956688 A JP 29956688A JP H02147890 A JPH02147890 A JP H02147890A
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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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は燃料集合体に係り、特に運転ザイクルが長い高
燃焼度・高経済性型の沸騰水型原子炉(BWR)等の軽
水炉(LWR)に好適な燃料集合体に関する。
燃焼度・高経済性型の沸騰水型原子炉(BWR)等の軽
水炉(LWR)に好適な燃料集合体に関する。
(従来の技術)
従来のBWR燃利燃料体は、金属製被覆管内部に核燃料
を充填した多数の燃料棒と少くとも1本の水棒を規則正
しく配列して構成されたバンドルが方形のヂャンネルボ
ックスの内部に収納されて構成されている。(以下第1
従来例) この第1従来例の改良型の一種として、小型のハンドル
即ちサブバンドルを小型のチャンネルボックス状金属筒
即ちサブチ(pンネルボックスとでも呼ぶべき金属筒に
収納し、それらを複数集めて一体溝造としたBWR燃料
集合体が開発されている。(以下第2従来例) また、本発明者はこの改良型として、円筒形の金属筒(
サブチャンネルチューブ)にナブバンドルを挿入したも
のを複数個束ねて一体化し、一体のBWR燃Flり合体
とするもの(特願昭61−29004号、特開昭62−
187282号、以下第3従来例)を提案した。
を充填した多数の燃料棒と少くとも1本の水棒を規則正
しく配列して構成されたバンドルが方形のヂャンネルボ
ックスの内部に収納されて構成されている。(以下第1
従来例) この第1従来例の改良型の一種として、小型のハンドル
即ちサブバンドルを小型のチャンネルボックス状金属筒
即ちサブチ(pンネルボックスとでも呼ぶべき金属筒に
収納し、それらを複数集めて一体溝造としたBWR燃料
集合体が開発されている。(以下第2従来例) また、本発明者はこの改良型として、円筒形の金属筒(
サブチャンネルチューブ)にナブバンドルを挿入したも
のを複数個束ねて一体化し、一体のBWR燃Flり合体
とするもの(特願昭61−29004号、特開昭62−
187282号、以下第3従来例)を提案した。
ところで、BWRの炉心では、通常1体の1−字型制御
棒とそれを取り囲む4体の燃料集合体とから構成された
ゼルが規則正しく配置されている。
棒とそれを取り囲む4体の燃料集合体とから構成された
ゼルが規則正しく配置されている。
燃料集合体相互間の間隙(アウトヂVンネル)には原子
炉運転中で゛b非沸騰水が流れており、水ギャップが形
成されている。この非沸騰水によって核***で放出され
た高速中性子の一部は減速され熱中性子となり、熱中性
子束の盛上りを形成する。
炉運転中で゛b非沸騰水が流れており、水ギャップが形
成されている。この非沸騰水によって核***で放出され
た高速中性子の一部は減速され熱中性子となり、熱中性
子束の盛上りを形成する。
また、前記第1従来例の水悴内、第2従来例のサブチV
ンネルボックス間、第3従来例のサブチャンネルチュー
ブ間にも非沸騰水が流れており、前記アラ1〜チセンネ
ルの非沸騰水と同様の機能がおる。従って、熱中性子束
の盛上りが形成されている。
ンネルボックス間、第3従来例のサブチャンネルチュー
ブ間にも非沸騰水が流れており、前記アラ1〜チセンネ
ルの非沸騰水と同様の機能がおる。従って、熱中性子束
の盛上りが形成されている。
また、長期運転ザイクル化、高燃焼度・高経済性の要求
から燃料の濃縮度はだんだん高められているが、それに
つれて原子炉の潜在的な余剰反応度は必然的に高まるこ
とになる。原子炉を安全に運転・停止するためにはこの
余剰反応度は制御棒と燃料に添加される可燃性毒物と呼
ばれるガドリニア(Gd2O3)、加圧水型原子炉(P
WR)にあってはざらに冷却水への液体ポイズン(ボロ
ン)によって抑制しなければならない。液体ポイズンは
BW/Rでは添加できないし、PWRでは添加できるも
のの、添加率が一定値を越えると、原子炉運転時、冷却
材を兼ねる減速材の湿度反応度係数が正になる恐れがあ
るなど、自然現象を利用づる自己制御性を喪失する恐れ
があり、従って、無制限に液体ポイズンを添加すること
はできない。制御棒に大きな反応度をもたせて潜在的な
余剰反応度を抑制することも考えれるが、制御棒により
大ぎな反応度を期待するのは非常に困難である。現実的
には現行各種制御棒の反応度価値を約1.2倍以上に増
大させるためには大幅な炉心改造が必要と考えられてい
る。
から燃料の濃縮度はだんだん高められているが、それに
つれて原子炉の潜在的な余剰反応度は必然的に高まるこ
とになる。原子炉を安全に運転・停止するためにはこの
余剰反応度は制御棒と燃料に添加される可燃性毒物と呼
ばれるガドリニア(Gd2O3)、加圧水型原子炉(P
WR)にあってはざらに冷却水への液体ポイズン(ボロ
ン)によって抑制しなければならない。液体ポイズンは
BW/Rでは添加できないし、PWRでは添加できるも
のの、添加率が一定値を越えると、原子炉運転時、冷却
材を兼ねる減速材の湿度反応度係数が正になる恐れがあ
るなど、自然現象を利用づる自己制御性を喪失する恐れ
があり、従って、無制限に液体ポイズンを添加すること
はできない。制御棒に大きな反応度をもたせて潜在的な
余剰反応度を抑制することも考えれるが、制御棒により
大ぎな反応度を期待するのは非常に困難である。現実的
には現行各種制御棒の反応度価値を約1.2倍以上に増
大させるためには大幅な炉心改造が必要と考えられてい
る。
このような理由がら、可燃性毒物のG d2O3を添加
する燃料の本数を増加させて潜在的な余剰反応度を、運
転サイクルの大部分の期間にわたって抑え、サイクル終
了前にG d2O3の反応度抑制効果(中性子毒物効果
)が消滅するようにすることが最も現実性が高い。G
d2O3の中性子毒物効果はよく知られているように、
Gd−155と(3d−157によって生じるが、(3
d−155は中性子吸収によって比較的吸収断面積の小
さいQd−156になった後、これが中性子を吸収して
(3d−157として生れ代り、大きな中性子吸収効果
を発生する。この現象が主な原因となって運転(ノイク
ル末期に毒物効果を完全に削減させることは不可能であ
る。(3d−155を除去したG d2O3を用いれば
このような問題は解決するが、将来のレーザ濃縮技術の
開発と商用化ができない限り(3d−15’+をほぼ除
去したG d2O3を安価に入手することはできない。
する燃料の本数を増加させて潜在的な余剰反応度を、運
転サイクルの大部分の期間にわたって抑え、サイクル終
了前にG d2O3の反応度抑制効果(中性子毒物効果
)が消滅するようにすることが最も現実性が高い。G
d2O3の中性子毒物効果はよく知られているように、
Gd−155と(3d−157によって生じるが、(3
d−155は中性子吸収によって比較的吸収断面積の小
さいQd−156になった後、これが中性子を吸収して
(3d−157として生れ代り、大きな中性子吸収効果
を発生する。この現象が主な原因となって運転(ノイク
ル末期に毒物効果を完全に削減させることは不可能であ
る。(3d−155を除去したG d2O3を用いれば
このような問題は解決するが、将来のレーザ濃縮技術の
開発と商用化ができない限り(3d−15’+をほぼ除
去したG d2O3を安価に入手することはできない。
(発明が解決しようとする課題)
上述したように、Gd2O3を用いると運転サイクル未
明において燃え残りあるいは再生した(3d−157の
中性子吸収効果により反応度10失が発生し、運転サイ
クルの長期化が抑制される。高濃縮度化にともないGd
p03添加燃お1棒の本数は不可避的に増大するので、
反応度損失問題は重大な高経演性化の妨げとなる。これ
を抑制するために、燃料ベレット表面にZr B2をコ
ーティングする方法がPWR燃利用として米国で開発さ
れている。
明において燃え残りあるいは再生した(3d−157の
中性子吸収効果により反応度10失が発生し、運転サイ
クルの長期化が抑制される。高濃縮度化にともないGd
p03添加燃お1棒の本数は不可避的に増大するので、
反応度損失問題は重大な高経演性化の妨げとなる。これ
を抑制するために、燃料ベレット表面にZr B2をコ
ーティングする方法がPWR燃利用として米国で開発さ
れている。
またペレッ1〜内部にZr B2を含有させるω1究も
日本で2O年はど前に行われたことがある。ボロンは中
性子を吸収して中性子吸収断面積の小さい1−1cとL
l となり、再生により吸収効果が残る恐れはない。
日本で2O年はど前に行われたことがある。ボロンは中
性子を吸収して中性子吸収断面積の小さい1−1cとL
l となり、再生により吸収効果が残る恐れはない。
ところが、B−10はGd−155、Gd−157に比
べて吸収断面積が小さいために、運転サイクル未明で8
−10を完全に燃焼させ尽すことは困難であり、よほど
運転サイクルを長くしないと燃え尽きない。
べて吸収断面積が小さいために、運転サイクル未明で8
−10を完全に燃焼させ尽すことは困難であり、よほど
運転サイクルを長くしないと燃え尽きない。
これが原因で運転ナイクル末期で反応度損失を引き起す
ことになる。
ことになる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、Gd2O:+添加燃料棒の本数を削減し、Zr
B2を燃料集合体の中性子束が高くなる位置に配置する
ことによって、運転サイクル末期の反応度損失を低下し
た軽水炉(LWR)に好適な燃料集合体を提供すること
にある。
的は、Gd2O:+添加燃料棒の本数を削減し、Zr
B2を燃料集合体の中性子束が高くなる位置に配置する
ことによって、運転サイクル末期の反応度損失を低下し
た軽水炉(LWR)に好適な燃料集合体を提供すること
にある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明は上記目的を達成するために、多数の燃料棒と少
なくとも1本の水棒を規則正しく配列してバンドルまた
はサブバンドルとし、このバンドルまたはサブバンドル
を取り囲むように金属製チi・ンネルを配置して構成し
た燃料集合体において、水棒もしくは金属製ヂレンネル
の少なくとも一方にジルコニウムボライド(Zi 82
)を塗イ「シー部の燃料枠内にガドリニア(Gd2O
3)を添加した燃わ1ペレツトを装填したことを特徴と
するものである。
なくとも1本の水棒を規則正しく配列してバンドルまた
はサブバンドルとし、このバンドルまたはサブバンドル
を取り囲むように金属製チi・ンネルを配置して構成し
た燃料集合体において、水棒もしくは金属製ヂレンネル
の少なくとも一方にジルコニウムボライド(Zi 82
)を塗イ「シー部の燃料枠内にガドリニア(Gd2O
3)を添加した燃わ1ペレツトを装填したことを特徴と
するものである。
(作 用)
上記したように、本発明の燃料集合体によると、燃焼に
伴なう中性子吸収効果再生のないボロンの化合物Zr
82を、熱中性子束の高い水棒内部またはその近傍、お
よびアウトチャンネル水ギャップに面したチVンネルボ
ックス側面、あるいはナブバンドルを取り囲む非沸騰水
に面したサブチャンネルボックスないしサブヂャンネル
チューブ側面に、運転サイクル末期に燃え尽きる程度に
かつ熱中性子束の中性子吸収による低下の程度を微小な
範囲(例えば歪み10〜30%程度)にうずく塗布(1
00〜2O0μm以内)して使用したので、サイクル末
期で吸収効果再生のあるGd2O3添加燃料本数を削減
することができ、その分だけサイクル末期の反応度損失
を低減でき、その分に対応してサイクル長期化が図れる
ので燃料の発熱効率が向上し、高燃焼度・高経済性が達
成される。
伴なう中性子吸収効果再生のないボロンの化合物Zr
82を、熱中性子束の高い水棒内部またはその近傍、お
よびアウトチャンネル水ギャップに面したチVンネルボ
ックス側面、あるいはナブバンドルを取り囲む非沸騰水
に面したサブチャンネルボックスないしサブヂャンネル
チューブ側面に、運転サイクル末期に燃え尽きる程度に
かつ熱中性子束の中性子吸収による低下の程度を微小な
範囲(例えば歪み10〜30%程度)にうずく塗布(1
00〜2O0μm以内)して使用したので、サイクル末
期で吸収効果再生のあるGd2O3添加燃料本数を削減
することができ、その分だけサイクル末期の反応度損失
を低減でき、その分に対応してサイクル長期化が図れる
ので燃料の発熱効率が向上し、高燃焼度・高経済性が達
成される。
(実施例)
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1実施例の概略構成図である。第1
図(八)は同図(8)のA−A線に沿う横断面図、同図
(B)は同図(八)のB−B線に沿う縦断面図である。
図(八)は同図(8)のA−A線に沿う横断面図、同図
(B)は同図(八)のB−B線に沿う縦断面図である。
図に示すように、本実施例の燃料集合体1は3X3サブ
バンドルの集合体とし、このサブハンドル2相互間に水
ギャップ3を設り、中央に超太径水棒4(燃ill 9
本分)を配置した構成としている。
バンドルの集合体とし、このサブハンドル2相互間に水
ギャップ3を設り、中央に超太径水棒4(燃ill 9
本分)を配置した構成としている。
5は燃料棒、6,10はGd入り燃料棒、7はチセンネ
ルボックスである。この様な構成の燃料集合体は高濃縮
度化による長期サイクル・高燃焼度・高経済性が達成で
きることが判った。この設計では超太径水俸部で非常に
高い熱中性子束ピークを発生させることができるので、
そこにZr B2をコーティングして被ll98を形成
している。
ルボックスである。この様な構成の燃料集合体は高濃縮
度化による長期サイクル・高燃焼度・高経済性が達成で
きることが判った。この設計では超太径水俸部で非常に
高い熱中性子束ピークを発生させることができるので、
そこにZr B2をコーティングして被ll98を形成
している。
また、中央に配置した太径水棒4は第1図CB)に示す
ように、下方で細く(全長の1/3L)、上方で超人径
となっている。ただ、上端部(〜1/12L)は圧損低
減と機械的強度のバランスを主目的として細径とされて
いる。この太径水棒4の下方〜1/3L部のまわりに短
尺の部分長燃料9を配置し1ノランインベントリの低減
を抑制し、過剰の水を排除している。上部(〜1/4L
)は長尺の部分長燃料10が切れてなくなってバニッシ
ング部となっているが、これは主として熱水力特性の改
良のためである。
ように、下方で細く(全長の1/3L)、上方で超人径
となっている。ただ、上端部(〜1/12L)は圧損低
減と機械的強度のバランスを主目的として細径とされて
いる。この太径水棒4の下方〜1/3L部のまわりに短
尺の部分長燃料9を配置し1ノランインベントリの低減
を抑制し、過剰の水を排除している。上部(〜1/4L
)は長尺の部分長燃料10が切れてなくなってバニッシ
ング部となっているが、これは主として熱水力特性の改
良のためである。
上記した太径水棒4は、第1図(C)に示すように、大
径内管41の表面にZi B2を10〜100un程度
コーティングして被膜8を形成したものを、上側細径水
棒42とは上側つなぎ43で)d接し、また下側細径水
棒44とは下側っなぎ45で溶接し、しかる侵水密用の
外側管40をはめ込み上側から溶接する。
径内管41の表面にZi B2を10〜100un程度
コーティングして被膜8を形成したものを、上側細径水
棒42とは上側つなぎ43で)d接し、また下側細径水
棒44とは下側っなぎ45で溶接し、しかる侵水密用の
外側管40をはめ込み上側から溶接する。
また、Zr 82被膜のBはト1eガスを放出するので
、必要に応じて上側つなざ43にガスベレナムを設ける
。ざらに、内管41を所定のピッチでコルゲートし、外
側管40のはめ合わせ時のZr 82被膜保護と脱落防
止対策としてもよい。ざらにまた、大径内管表面にコー
ティングしたZr 82被膜が、万一剥離した時でも下
方へ脱落しないように大径外管を局所的に絞った絞り込
み太径水棒を用いることもできる。
、必要に応じて上側つなざ43にガスベレナムを設ける
。ざらに、内管41を所定のピッチでコルゲートし、外
側管40のはめ合わせ時のZr 82被膜保護と脱落防
止対策としてもよい。ざらにまた、大径内管表面にコー
ティングしたZr 82被膜が、万一剥離した時でも下
方へ脱落しないように大径外管を局所的に絞った絞り込
み太径水棒を用いることもできる。
現在まだZr B2をコーティングした水棒をそのまま
高温水に直接さらした実績がないので水密とされている
。将来実績が得られれば外管なしとした方が望ましい。
高温水に直接さらした実績がないので水密とされている
。将来実績が得られれば外管なしとした方が望ましい。
細径水棒では熱中性子束の盛上りが小さいので超大径部
のみZr B2をコーティングしている。なお、熱中性
子束の需上りが小さいと運転サイクル終了時(以下EO
Cと略す)で反応度ロスがあるのでEOCで燃え尽き4
Tい恐れかめる。
のみZr B2をコーティングしている。なお、熱中性
子束の需上りが小さいと運転サイクル終了時(以下EO
Cと略す)で反応度ロスがあるのでEOCで燃え尽き4
Tい恐れかめる。
このように7iBzを塗イ[するのは、軸方向出力分イ
[シフト型運転にJ:る経済性の向上に好適、かつ熱中
性子束が高い部位の超人径部であり、超人径部では熱中
性子束の盛上りが大ぎく、EOCで燃え尽きる設計と製
造が容易でおる。またこの部位は原子炉停止時停止余裕
がきびしくなり易い部位である。
[シフト型運転にJ:る経済性の向上に好適、かつ熱中
性子束が高い部位の超人径部であり、超人径部では熱中
性子束の盛上りが大ぎく、EOCで燃え尽きる設計と製
造が容易でおる。またこの部位は原子炉停止時停止余裕
がきびしくなり易い部位である。
本実施例によれば、EOCで吸収断面積の比較的小さい
B−10でも燃焼し尽くすことができる。
B−10でも燃焼し尽くすことができる。
さらに、運転サイクル開始時(以下BOCと略す)及び
ナイクル中間明(以下MOCと略す)では高中性子東部
にボロンが配置すれているため、大きな反応度制御効果
があり、その分だCプGd棒の本数を減らずことができ
る。その−例は第1図(A)の0部の燃料棒10にGd
を含ませなくてもよくなることでおる。また、上記の部
の燃t31棒10のGdを高濃度とし、バンドル内の他
のGc+棒8本のGd濃度を下げてもよい。そうすると
、ローカルピーキングファクタがよくなる。
ナイクル中間明(以下MOCと略す)では高中性子東部
にボロンが配置すれているため、大きな反応度制御効果
があり、その分だCプGd棒の本数を減らずことができ
る。その−例は第1図(A)の0部の燃料棒10にGd
を含ませなくてもよくなることでおる。また、上記の部
の燃t31棒10のGdを高濃度とし、バンドル内の他
のGc+棒8本のGd濃度を下げてもよい。そうすると
、ローカルピーキングファクタがよくなる。
次に、本発明の作用を第2図の運転サイクル内経過時間
と炉心反応度抑制効果の関係を示す図を参照して説明す
る。図から分るように、G da O3添加燃利(図で
はG−U)はBOCで大きな反応度を有し、時間経過と
ともに急激に減少するがEOCでPGなる反応度ロスが
ある。
と炉心反応度抑制効果の関係を示す図を参照して説明す
る。図から分るように、G da O3添加燃利(図で
はG−U)はBOCで大きな反応度を有し、時間経過と
ともに急激に減少するがEOCでPGなる反応度ロスが
ある。
また、燃料にZr 82をコーティングしたもの(図で
はB−U)はGdより反応度が小さいので、より多数の
燃a’lにZi 82を]−ティングするかG da0
3添加燃利(G−U)と併用する必要がある。そうでな
いと充分な反応度抑制効果がとれない。しかもFOCで
PBの燃え残りによる反応度ロスが生じる。これは燃料
品の熱中性子束をあまり高くできないためである。本発
明のように水棒、チャンネル等にZr B2をコーティ
ングしたちのく図ではB−W>は、熱中性子束の高い位
置に入れるのでBOCで反応度を大きくとれるとともに
、勾配も大きくなるのでEOCで燃え残りはより小さい
。ただし、−殻内には(B−W)燃(′lのみではBO
Cで充分な反応度抑制効果は得られないので、(G−U
)燃料と併用する必要がある。
はB−U)はGdより反応度が小さいので、より多数の
燃a’lにZi 82を]−ティングするかG da0
3添加燃利(G−U)と併用する必要がある。そうでな
いと充分な反応度抑制効果がとれない。しかもFOCで
PBの燃え残りによる反応度ロスが生じる。これは燃料
品の熱中性子束をあまり高くできないためである。本発
明のように水棒、チャンネル等にZr B2をコーティ
ングしたちのく図ではB−W>は、熱中性子束の高い位
置に入れるのでBOCで反応度を大きくとれるとともに
、勾配も大きくなるのでEOCで燃え残りはより小さい
。ただし、−殻内には(B−W)燃(′lのみではBO
Cで充分な反応度抑制効果は得られないので、(G−U
)燃料と併用する必要がある。
第3図は本発明の第2実施例の横断面図である。
本実施例が上記第1実施例と相違する点はバンドルの中
央部に配置された超太径水棒11の中にZr 82被P
IA83を設けた水棒12を配置するとともにチャンネ
ルボックス7の内側にもZr 82の被膜81.82を
設けた構成とした点であり、その他の構成は上記第1実
施例と同一であるので、第1実施例と同一部分には同−
符丹を付して説明する。
央部に配置された超太径水棒11の中にZr 82被P
IA83を設けた水棒12を配置するとともにチャンネ
ルボックス7の内側にもZr 82の被膜81.82を
設けた構成とした点であり、その他の構成は上記第1実
施例と同一であるので、第1実施例と同一部分には同−
符丹を付して説明する。
以下の実施例の説明についても同様である。
本実施例の燃料集合体ではチャンネルボックス7の内側
コーナ部71にZr 82被膜81を、またチャンネル
ボックス7の内側中央部の間隔72.または73を隔て
てZr B2被膜81.82を設けている。
コーナ部71にZr 82被膜81を、またチャンネル
ボックス7の内側中央部の間隔72.または73を隔て
てZr B2被膜81.82を設けている。
したがって、コーナ部71のZr B2被膜81と内側
壁面に設けたZr B2被膜82どの間にはZr B2
被膜のない間隔74がある。
壁面に設けたZr B2被膜82どの間にはZr B2
被膜のない間隔74がある。
ところで、チャンネルボックス7の内側中央部の間隔7
2(2ケ所)または73(2ケ所)のいずれか一方はコ
字状チtノンネルの突き合わせ溶接で箱状とするので、
この部分にはZr B2をコーチングしない。また、間
隔74(計8ケ所)は燃料スペーサがチャンネルボック
ス7と当接するスペーサ当接部(図示せず)が当接する
位置であるためここにもZr、B2をコーチングしない
。チャンネルボックス7の内側コーナ部71はBOC,
MOCでコーナロッドの出ツノピーキング抑制および炉
心反応度抑制に大きな効果あり、EOCではコーナロッ
ドにピークを発生させ、炉心反応度を向上させる。つま
りEOCではフィスザイル(Fissilc )が減っ
ているので、熱的制限が大幅に改良され、ピークを出し
てもよくなる。チャンネルボックス7の内側壁面に設け
たZr B2被膜82は主として炉心反応度コントロー
ルに活用する。超太径水棒11の内部は高い熱中性子束
になるので、そこにZr 82被膜83を設けた内管1
2を配置している。
2(2ケ所)または73(2ケ所)のいずれか一方はコ
字状チtノンネルの突き合わせ溶接で箱状とするので、
この部分にはZr B2をコーチングしない。また、間
隔74(計8ケ所)は燃料スペーサがチャンネルボック
ス7と当接するスペーサ当接部(図示せず)が当接する
位置であるためここにもZr、B2をコーチングしない
。チャンネルボックス7の内側コーナ部71はBOC,
MOCでコーナロッドの出ツノピーキング抑制および炉
心反応度抑制に大きな効果あり、EOCではコーナロッ
ドにピークを発生させ、炉心反応度を向上させる。つま
りEOCではフィスザイル(Fissilc )が減っ
ているので、熱的制限が大幅に改良され、ピークを出し
てもよくなる。チャンネルボックス7の内側壁面に設け
たZr B2被膜82は主として炉心反応度コントロー
ルに活用する。超太径水棒11の内部は高い熱中性子束
になるので、そこにZr 82被膜83を設けた内管1
2を配置している。
本実施例の燃料集合体によると、Gdを大幅に減らせる
ので、EOCでの(3d燃え残り問題が大ぎく緩和され
、運転サイクルを延長することが可能になる。また、ロ
ーカルピーキングファクタ(LPF) 、特にコーナロ
ッドのLPFがコントロールでき、EOCで反応度が向
上するので、ざらに運転サイクルの延長が可能になり、
高経済性である。
ので、EOCでの(3d燃え残り問題が大ぎく緩和され
、運転サイクルを延長することが可能になる。また、ロ
ーカルピーキングファクタ(LPF) 、特にコーナロ
ッドのLPFがコントロールでき、EOCで反応度が向
上するので、ざらに運転サイクルの延長が可能になり、
高経済性である。
第4図は本発明の第3実施例の横断面図である。
本実施例が上記第1実施例と相違する点はバンドルの中
央部に配置された超太径水棒11の中にZrB2を塗布
した水棒12を配置するとともに超太径水棒11のまわ
りに細径棒13を配置し、この細径棒13内に例えば多
孔質で中性子吸収率を低下さぜるA22O3やZr 0
2セラミツクにZr B2を塗布83シたものを充填し
た構成とした点で必り、その他の構成は上記第1実施例
と同一である。
央部に配置された超太径水棒11の中にZrB2を塗布
した水棒12を配置するとともに超太径水棒11のまわ
りに細径棒13を配置し、この細径棒13内に例えば多
孔質で中性子吸収率を低下さぜるA22O3やZr 0
2セラミツクにZr B2を塗布83シたものを充填し
た構成とした点で必り、その他の構成は上記第1実施例
と同一である。
本実施例の燃料集合体にJこると、超太径水棒11の内
部では一段と熱中性子束が盛上っているためB−10の
燃焼速度が早くなり、確実にEOCで燃焼し尽くすよう
に設計することが可能となる。また細径棒13の位置も
比較的熱中性子束が高いので、EOCで燃焼し尽くすよ
うに設計が可能である。
部では一段と熱中性子束が盛上っているためB−10の
燃焼速度が早くなり、確実にEOCで燃焼し尽くすよう
に設計することが可能となる。また細径棒13の位置も
比較的熱中性子束が高いので、EOCで燃焼し尽くすよ
うに設計が可能である。
第5図は本発明の第4実施例の横断面図である。
本実施例の燃料集合体は中央部に方形水棒14(燃F1
9本分)の内部にZi B2を塗布83シた水棒15を
設け、燃料棒を9×9規則正しく配置してバンドルとし
、このバンドルの外側にチャンネルボックス16を配置
し、このチャンネルボックス16の外側面にZr B2
を塗イb84シている。ただ、チャンネルボックスの中
央部には制陣棒ローラが接触したり、またチャンネルボ
ックス製造0;’j溶接する位置でもあるのでZr 8
2を塗布していない。
9本分)の内部にZi B2を塗布83シた水棒15を
設け、燃料棒を9×9規則正しく配置してバンドルとし
、このバンドルの外側にチャンネルボックス16を配置
し、このチャンネルボックス16の外側面にZr B2
を塗イb84シている。ただ、チャンネルボックスの中
央部には制陣棒ローラが接触したり、またチャンネルボ
ックス製造0;’j溶接する位置でもあるのでZr 8
2を塗布していない。
本実施例によると、熱中性子束の高い部位にZr B2
を塗イ11シたのでEOCで燃え尽きさせることができ
る。80Cでは高い反応度抑制効果が得られるのでGd
−U棒を減らすことができる。
を塗イ11シたのでEOCで燃え尽きさせることができ
る。80Cでは高い反応度抑制効果が得られるのでGd
−U棒を減らすことができる。
第6図は本発明の第5実施例の横断面図である。
本実施例の燃r1集合体の中央に配置される超太径水棒
は第4図と同様な構成としている。チャンネルボックス
1フ内に超太径水棒11を中心として十字形チャンネル
18を形成しており、この十字形チャンネル18によっ
てバンドルは4つのサブハンドル19に区切られている
。そして十字形チャンネル18内は非沸騰水領域であり
、Zr 82はこの十字形チャンネル18内の非沸騰水
側にコーティングして被膜85を形成している。なお、
本実施例は欧州で開発された燃料をベースとした改良型
集合体への適用例である。
は第4図と同様な構成としている。チャンネルボックス
1フ内に超太径水棒11を中心として十字形チャンネル
18を形成しており、この十字形チャンネル18によっ
てバンドルは4つのサブハンドル19に区切られている
。そして十字形チャンネル18内は非沸騰水領域であり
、Zr 82はこの十字形チャンネル18内の非沸騰水
側にコーティングして被膜85を形成している。なお、
本実施例は欧州で開発された燃料をベースとした改良型
集合体への適用例である。
第7図は本発明の第6実施例の横断面図である。
図に示すように、本実施例の燃料集合体2Oは7本の燃
料棒25をサブバンドル用スペーサ(図示せず)により
一体として燃料サブバンドル24を構成し、燃料サブハ
ンドル24をザブチャンネルチューブ21内に配置する
。このサブチャンネルデユープ21を9体接するように
ほぼ方形に配置し、またこれら1ノブヂヤンネルヂユ一
ブ21相互間の間隙部26に棒状物質挿入管22を/i
本配装置るとともにリーブヂャンネルスベー→ノ23の
外面がザブチャンネルチューブ21の外接2点鎖線をは
みださないように設ける。サブチャンネルスペーサ23
は軸方向に一定の間隔で配置されているが、棒状物質挿
入管22で溶接保持するのが好適である。サブバンドル
用スペーサは図示されていないが、従来の燃料集合体用
スペーサと同様の構成であり、またサブハンドルを構成
する7本の燃料枠中中央の燃料棒でスペーサを保持する
。
料棒25をサブバンドル用スペーサ(図示せず)により
一体として燃料サブバンドル24を構成し、燃料サブハ
ンドル24をザブチャンネルチューブ21内に配置する
。このサブチャンネルデユープ21を9体接するように
ほぼ方形に配置し、またこれら1ノブヂヤンネルヂユ一
ブ21相互間の間隙部26に棒状物質挿入管22を/i
本配装置るとともにリーブヂャンネルスベー→ノ23の
外面がザブチャンネルチューブ21の外接2点鎖線をは
みださないように設ける。サブチャンネルスペーサ23
は軸方向に一定の間隔で配置されているが、棒状物質挿
入管22で溶接保持するのが好適である。サブバンドル
用スペーサは図示されていないが、従来の燃料集合体用
スペーサと同様の構成であり、またサブハンドルを構成
する7本の燃料枠中中央の燃料棒でスペーサを保持する
。
ぞして、Zr B2はサブヂ(ノンネルチューブ21ま
たは棒状物質挿入管22の少なくとも一方の外表面にコ
ーティングして被膜を形成している。
たは棒状物質挿入管22の少なくとも一方の外表面にコ
ーティングして被膜を形成している。
本燃料集合体を炉心に挿扱するときは、サブチャンネル
デユープ21の外面が案内部となるので、サブチャンネ
ルスペーサの外面は破線より外にはみださないようにす
る。またサブチャンネルスペーサ21の相互間はサブチ
ャンネルスペーサの厚さの分だ【プ離れているので、非
沸騰減速材が横に流れることが可能である。
デユープ21の外面が案内部となるので、サブチャンネ
ルスペーサの外面は破線より外にはみださないようにす
る。またサブチャンネルスペーサ21の相互間はサブチ
ャンネルスペーサの厚さの分だ【プ離れているので、非
沸騰減速材が横に流れることが可能である。
第8図は本発明の第7実施例の横断面図である。
本実施例の燃料集合体30はPWR用であり、16X1
6バンドルに適用した例である。
6バンドルに適用した例である。
図に示すように、Gd−U棒(GdaO3添加燃利棒、
Gd2O3濃度は3〜10w10 ) 31は太水棒3
2から離れて配置された構成となっているので、太水棒
部の中性子束が相対的に増大し、その分だ(プ甲く太水
棒に塗布されたZr82のBの燃焼を速めることができ
、EOCで8−10を燃焼し尽くすことができる。
Gd2O3濃度は3〜10w10 ) 31は太水棒3
2から離れて配置された構成となっているので、太水棒
部の中性子束が相対的に増大し、その分だ(プ甲く太水
棒に塗布されたZr82のBの燃焼を速めることができ
、EOCで8−10を燃焼し尽くすことができる。
濃縮度の程度によりGd−U棒の本数や配置は変化する
が、太水棒部ではなるべく熱中性子束が高くなるように
配置する。通常、Zr B2の塗布厚は5〜100珈程
度であるが、この厚さは設計条件で変化する。
が、太水棒部ではなるべく熱中性子束が高くなるように
配置する。通常、Zr B2の塗布厚は5〜100珈程
度であるが、この厚さは設計条件で変化する。
本撚II集合体によると、太水棒塗イ5のZr B2の
反応度抑制効果の分だけGd−U棒を減らせる、つまり
EOC反応度ロスを低減することが可能となる。
反応度抑制効果の分だけGd−U棒を減らせる、つまり
EOC反応度ロスを低減することが可能となる。
なa3、上記した各実施例はLWRについて説明したが
、本発明はATRのような重水炉等にも適用可能である
。例えば、クラスタ中心に水棒を設けたり、クラスタ外
周に薄いチューブを配置し、Zr 82をその表面にコ
ーティングする。
、本発明はATRのような重水炉等にも適用可能である
。例えば、クラスタ中心に水棒を設けたり、クラスタ外
周に薄いチューブを配置し、Zr 82をその表面にコ
ーティングする。
[発明の効果コ
以上説明したように、本発明の燃料集合体によると、燃
焼に伴なう中性子吸収効果再生のないボロンの化合物Z
r 82を、熱中性子束の高い水棒内部またはその近傍
、およびアウトチャンネル水ギャップに面したチャンネ
ルボックス側面、あるいはサブバンドルを取り囲む非I
E水に面したl)ブチレンネルボックスないしサブヂャ
ンネルヂューブ側面に、運転υイクル末期に燃え尽きる
程度にかつ熱中性子束の中性子吸収による低下の程度を
微小な範囲(例えば歪み10〜30%程度)にうずく塗
布して使用したので、サイクル末期で吸収効果再生のあ
るG d2O3添加燃料本数を削減することができ、そ
の分だけ1ノイクル末期の反応度損失を低減でき、その
分に対応して4ノ一イクル長期化が図れるので燃料の発
熱効率が向上し、高燃焼度・高経済性が達成される。ざ
らに、チャンネルボックスにZr B2を塗イロすると
、運転サイクルの前半および半ばまではピーキングを抑
制し、EOCではピーキングを出して反応度を向上ざU
るので、運転り“イクルが延長でき、高燃焼度・高経済
性が達成される。
焼に伴なう中性子吸収効果再生のないボロンの化合物Z
r 82を、熱中性子束の高い水棒内部またはその近傍
、およびアウトチャンネル水ギャップに面したチャンネ
ルボックス側面、あるいはサブバンドルを取り囲む非I
E水に面したl)ブチレンネルボックスないしサブヂャ
ンネルヂューブ側面に、運転υイクル末期に燃え尽きる
程度にかつ熱中性子束の中性子吸収による低下の程度を
微小な範囲(例えば歪み10〜30%程度)にうずく塗
布して使用したので、サイクル末期で吸収効果再生のあ
るG d2O3添加燃料本数を削減することができ、そ
の分だけ1ノイクル末期の反応度損失を低減でき、その
分に対応して4ノ一イクル長期化が図れるので燃料の発
熱効率が向上し、高燃焼度・高経済性が達成される。ざ
らに、チャンネルボックスにZr B2を塗イロすると
、運転サイクルの前半および半ばまではピーキングを抑
制し、EOCではピーキングを出して反応度を向上ざU
るので、運転り“イクルが延長でき、高燃焼度・高経済
性が達成される。
第1図は本発明の第1実施例の概略構成図で。
同図(A)は同図(B)のA−A @に沿う横断面図、
同図(B)は同図(A)のB−B線に沿う縦断面図、同
図(C)は同図(8)の超太径水棒の拡大断面図、第2
図は運転ザイクル内経過時間と炉心反応度抑制効果の関
係を示す図、第3図〜第8図はそれぞれ本発明の第2実
施例、〜第7実施例の横断面図でおる。 1、2O.30・・・燃1’l集合体 2・・・1ノ−ブバンドル 3・・・水ギVツブ 4、11.15・・・大径水棒 5、25.31・・・燃料棒 6.32・・・Gd入り燃料棒 7、16.17・・・チ(・ンネルボックス8.81〜
85−Zr B2被膜 9.10・・・部分艮燃料 12、33・・・水棒 13・・・細径棒 18・・・十字形チャンネル 19・・・リブバンドル 21・・・サブチャンネルチューブ 22・・・棒状物質挿入管 23・・・サブチャンネルチューブ 24・・・燃料サブハンドル 26・・・間隙部 (8733’)代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ばか
1名) う (A) 第 図 (Cン 第1図 第 図 第 図 第 図 第 図
同図(B)は同図(A)のB−B線に沿う縦断面図、同
図(C)は同図(8)の超太径水棒の拡大断面図、第2
図は運転ザイクル内経過時間と炉心反応度抑制効果の関
係を示す図、第3図〜第8図はそれぞれ本発明の第2実
施例、〜第7実施例の横断面図でおる。 1、2O.30・・・燃1’l集合体 2・・・1ノ−ブバンドル 3・・・水ギVツブ 4、11.15・・・大径水棒 5、25.31・・・燃料棒 6.32・・・Gd入り燃料棒 7、16.17・・・チ(・ンネルボックス8.81〜
85−Zr B2被膜 9.10・・・部分艮燃料 12、33・・・水棒 13・・・細径棒 18・・・十字形チャンネル 19・・・リブバンドル 21・・・サブチャンネルチューブ 22・・・棒状物質挿入管 23・・・サブチャンネルチューブ 24・・・燃料サブハンドル 26・・・間隙部 (8733’)代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ばか
1名) う (A) 第 図 (Cン 第1図 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- (1)多数の燃料棒と少なくとも1本の水棒を規則正し
く配列してバンドルまたはサブハンドルとし、このバン
ドルまたはサブハンドルを取り囲むように金属製チャン
ネルを配置して構成した燃料集合体において、水棒もし
くは金属製チャンネルの少なくとも一方にジルコニウム
ボライド(ZrB_2)を塗布し一部の燃料棒内にガド
リニア(Gd_2O_3)を添加した燃料ペレットを装
填したことを特徴とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63299566A JPH02147890A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63299566A JPH02147890A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料集合体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02147890A true JPH02147890A (ja) | 1990-06-06 |
Family
ID=17874285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63299566A Pending JPH02147890A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02147890A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04301593A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JP2006184174A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 沸騰水型原子炉の燃料集合体 |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63299566A patent/JPH02147890A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04301593A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JP2006184174A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 沸騰水型原子炉の燃料集合体 |
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