JPH0527066A - 燃料集合体 - Google Patents
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- JPH0527066A JPH0527066A JP3186108A JP18610891A JPH0527066A JP H0527066 A JPH0527066 A JP H0527066A JP 3186108 A JP3186108 A JP 3186108A JP 18610891 A JP18610891 A JP 18610891A JP H0527066 A JPH0527066 A JP H0527066A
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
図る。 【構成】燃料棒列相互間に形成された間隔のうち幅の狭
い間隔が、これよりも幅の広い間隔の間に位置し、減速
材棒に隣接する全ての燃料棒は、前記幅の狭い間隔を形
成する複数の燃料棒列に含まれている。
Description
に沸騰水型原子炉に適用するのに好適な高燃焼度化をめ
ざした燃料集合体に関するものである。
集合体は、四角筒のチャンネルボックスと、このチャン
ネルボックス内に収納された燃料バンドルとを有する。
燃料バンドルは、上部及び下部タイプレート、上部及び
下部タイプレートに上端部及び端部が保持される複数の
燃料棒及び水ロッド、及び燃料棒,水ロッドの相互の間
隔を保持する燃料スペーサを含む。燃料スペーサは、燃
料集合体の軸方向に複数個配置される。
ン資源の有効利用、さらに使用済み燃料発生量の低減の
観点から、燃料集合体の高燃焼度化が進められている。
高燃焼度化のためには燃料の濃縮度を高める必要があ
る。しかし、濃縮度の増加に伴う、中性子の平均エネル
ギーの上昇に起因して、ボイド変化による反応度変化の
増大、及び核***性物質有効利用の阻害が生じるという
課題があった。これらに対する対応策は、燃料集合体内
の減速材割合を増大し、中性子の平均エネルギーを低減
することである。
い(反応度の高い)燃料集合体が炉心内に存在する(炉心
の径方向出力ピ−キングが増大)ことによって生じる熱
的余裕の減少である。
ルボックスの外側に制御棒及び中性子検出器計装管を配
置する構成になっている。このため、これらの装置が挿
入されるだけの間隙(水ギャップ)が、燃料集合体間に
設けられる。この水ギャップは飽和水で満たされている
ため、燃料集合体周辺部(水ギャップに近い領域)の燃
料棒と燃料集合体中心部の燃料棒ではその飽和水によっ
て受ける影響の度合が異なる。すなわち、水ギャップに
近い燃料集合体周辺部は、実効的には減速材対燃料比が
大きな領域となり、燃料集合体の核的な特性を決める要
因である減速材対燃料比が燃料集合体内の位置により異
なる。
ネルギーを決定するパラメ−タであり、その値が大きい
ほど中性子平均エネルギーが低く(中性子スペクトルが
ソフトに)なる。減速材対燃料比を増大する方法には、
減速材領域あるいは減速材密度を増大する方法と燃料を
減少する方法がある。具体的には、沸騰水領域(燃料
集合体内の冷却材流路の領域。但し、水ロッドの部分は
除く)の増大、具体的には、燃料棒本数の減少、あるい
は燃料棒外径の減少、及び非沸騰水領域(水ロッド領
域あるいはギャップ水領域)の増大等がある。しかし、
このような対策を採用した燃料集合体は、燃料装荷量の
減少による燃料経済性の低下と共に燃料棒全長の減少に
よる線出力密度の増大、あるいは燃料集合体内の冷却材
流路面積の減少による圧力損失の増大という新たな課題
を生じる。
策としては、燃料集合体の格子配列数を増大して燃料棒
本数を増加する方法、更には特開昭52−50498 号公報の
ように燃料棒有効長が異なる燃料棒で燃料集合体を構成
する方法がある。前者は、平均線出力密度を減少させ
て、また伝熱面積を増大させて、熱的余裕を高めること
ができる。一方、後者は、摩擦圧損が大きな二層流部
(炉心上部)の冷却材流路面積の増大を図ることにより、
燃料装荷量を減少させずに圧力損失を低減できる。
の炉心にバックフィトすることを考えた場合、燃料装荷
量を確保するとともに、前述の圧力損失,ボイド係数及
び熱的余裕(線出力密度及び限界出力)等を、現在用い
られている燃料集合体のそれらと同等にすることが望ま
しい。
は、燃料格子配列の増加に伴って燃料棒ピッチが減少
し、燃料装荷量を確保するために必要となる外径を有す
る燃料棒を挿入するだけのスペースが確保できない。こ
れは、燃料装荷量の減少により燃料経済性を損なうだけ
でなく、燃料棒の時定数が増大し安定性を損ねたり、さ
らに、燃料棒の曲がりが加速されるという問題が生じ
る。
を生じる。水ロッド領域の増大は、水ロッド本数の増加
または水ロッドの直径の増大(太径水ロッドの配置)に
よって達成される。製造性の点から円形の水ロッドを使
用すると、正方格子状に配列された燃料棒と円形の水ロ
ッドの間に大きな冷却材流路が構成される。この冷却材
流路に、除熱効果の小さな冷却材が多量に流れる。これ
は、燃料集合体の限界出力の低下をもたらす。これに対
しては、特開昭63−187192号公報に記載のように、燃料
棒の一部を水ロッドの方向にずらして配置する方法、あ
るいは水ロッドを正方形とする方法がある。しかし、燃
料集合体の構成を一部変更するこれらの方法では、燃料
スペーサの構成が複雑になったり、水ロッドに隣接する
燃料棒の中性子減速状態が位置により異なるため、出力
に分布が生じることになる。
く中性子の平均エネルギーを低くできる技術があれば上
記の問題が生じない。発明者等の検討により、燃料集合
体相互間に非沸騰水領域が存在する沸騰水型原子炉の炉
心においては、減速材の分布によっても、燃料集合体内
の中性子の減速効果が異なることが明かになった。すな
わち、水ロッドの周辺とチャンネルボックスの周辺で
は、中性子減速効果に対する減速材の感度が異なり、後
者ほど少ない減速材量で中性子スペクトルをソフトにで
きることが分かった。沸騰水型原子炉の冷却水は、冷却
材と減速材の機能を有する。
図2のように、燃料棒列の間隔を変えずに一部の燃料棒
を水ロッド側にずらしただけでは、水ロッドとこれに隣
接する複数の燃料棒との間に存在する減速材量は減少す
るが、燃料集合体内でのチャンネルボックス付近、特に
コーナー部付近における減速材分布は変わらない。この
ため、水ロッド周辺部での減速材量が減少し熱的余裕が
増大する。しかし、燃料集合体内でのチャンネルボック
ス付近、特にコーナー部付近における反応度制御特性の
改善効果(冷温停止時に発生する反応度の減少及びボイ
ド反応度係数の減少)が得られない。
層目の燃料棒と二層目の燃料棒との間の間隔が、最外周
から三層目を含めてこの内側に配置された燃料棒間の間
隔よりも狭くなっている。このため、横断面で中性子束
が最も高い燃料集合体の最外周部(最外周から一層目の
領域)に位置する燃料棒の本数が減少する。従って、核
燃料を最も有効に利用できる最外周部の燃料棒本数が少
ないことは、燃料経済性が損なわれる。
ド反応度係数の減少を図ることができる燃料集合体を提
供することにある。
きる燃料集合体を提供することにある。
は、各々が配列された複数の前記燃料棒を含み前記下部
タイプレートの側面と実質的に直行する複数の燃料棒列
を有する燃料集合体において、前記燃料棒列相互間に形
成された間隔のうち幅の狭い間隔が、これよりも幅の広
い間隔の間に位置し、前記減速材棒に隣接する全ての前
記燃料棒は、前記幅の狭い間隔を形成する複数の燃料棒
列に含まれていることを特徴とする燃料集合体によって
達成される。
数の前記燃料棒を含み前記下部タイプレートの側面と実
質的に直行する複数の燃料棒列を有する燃料集合体にお
いて、前記減速手段は、軸方向の上部で下部よりも横断
面積が大きく、前記燃料棒は、複数の第1燃料棒、及び
これよりも軸方向長が短い複数の第2燃料棒であって前
記減速手段の横断面積が小さい下部の部分に隣接して配
置され燃料集合体横断面の平均濃縮度よりも低い濃縮度
を有する前記第2燃料棒を含み、前記減速手段の下部で
の横断面積を、熱中性子束の径方向分布の最小値及び共
鳴中性子束の径方向分布の最小値が共に前記第2燃料棒
よりも径方向外側の領域に位置する大きさに設定し、前
記燃料棒列相互間に形成された間隔のうち幅の狭い間隔
が、これよりも幅の広い間隔の間に位置し、前記減速手
段の横断面積の大きな上部の部分に隣接する全ての前記
第1燃料棒は、前記幅の狭い間隔を形成する複数の燃料
棒列に含まれており、ことを特徴とする燃料集合体によ
って達成される。
された間隔のうち幅の狭い間隔が、これよりも幅の広い
間隔の間に位置しているので、燃料集合体のコーナー
部、特に炉心内に装荷されたとき水ギャップ付近におけ
る冷却材量が増加し、ボイド反応度係数が減少する。減
速材棒に隣接する全ての燃料棒は、前記幅の狭い間隔を
形成する複数の燃料棒列に含まれているので、減速材棒
とこれに隣接する核燃料棒との間の間隔が小さくなり減
速材棒周囲の冷却材量を減少でき、熱的余裕が増大す
る。更に、減速材棒の周囲の燃料棒が均等に配置でき、
これも熱的余裕の増大に貢献する。
で下部より横断面積の大きい減速材手段を配置すること
により、減速材対燃料比の燃料集合体軸方向の分布及び
燃料集合体上部の径方向の分布が改善される。また、減
速材手段に隣接して、燃料集合体横断面の平均濃縮度よ
り低い濃縮度を有する第2燃料棒を配置すると共に、減
速材手段の軸方向下部での横断面積を、熱中性子束の径
方向分布の最小値及び共鳴中性子束の径方向の最小値が
共に第2燃料棒よりも径方向外側の領域に位置する大き
さに設定することにより、共鳴中性子束の吸収効果の増
大と熱中性子束の径方向の平坦化が図れ、燃料経済性が
向上しかつ余剰反応度の制御が改善される。
る燃料集合体の最大線出力密度増大を考慮して、燃料棒
配列は、従来の8行8列格子(以下、8×8格子とい
う)から10行10列格子(以下、10×10格子とい
う)に変更することが望ましい。以下、本発明の実施例
は10×10格子の燃料集合体を例に取って説明する
が、9行9列格子及び11行11列格子の燃料集合体に
適用することもできる。以下、本発明の実施例を詳細に
説明する。
に基づいて説明する。本実施例の燃料集合体は、上部タ
イプレート3及び下部タイプレート4を有し、複数の燃
料棒6の上下端部が上部及び下部タイプレートに支持さ
れている。横断面の中央部に、水ロッド7が、配置され
ている。この水ロッド7の上下端部も、上部及び下部タ
イプレートに支持されている。燃料集合体の軸方向に
は、燃料スペ−サ5が、所定の間隔をもって7個配置さ
れている。これらの燃料スペ−サ5は、燃料棒6の相互
の間隔、及び水ロッド7と燃料棒6との間の間隔を所定
幅に保持する。これによって、燃料棒6に冷却水が流れ
る冷却材通路が形成される。燃料集合体は、更に、チャ
ンネルボックス1を有する。このチャンネルボックス1
は、上端部が上部タイプレート3に取り付けられ、燃料
棒6の束を取り囲んでいる。この燃料集合体が炉心内に
装荷された状態で、冷却水は、下部タイプレート4を通
ってチャンネルボックス1内に形成された上記冷却材通
路内に流入する。冷却水は、燃料棒6を冷却しつつ上昇
し、一部が蒸気になって、上部タイプレート3を通過し
て燃料集合体外に流出する。
チよりも大きく、その横断面の内側面積が約11cm2 で
ある。水ロッド7内にも、飽和水である冷却水が下から
上に向かって流れる。この水ロッド7は、燃料棒6が正
方格子で配置された状態で12本の燃料棒6が配置可能
な領域を占有している。
燃料集合体は、図1に示すように、A1〜J1の10列の
燃料棒配列を有する。これと直行する方向にA2〜J2の
10行の燃料棒配列を有する。燃料棒列A1〜J1は、図
1に示すように、下部タイプレート4の1つの側面に直
行して配置される。燃料棒列A2〜J2も、下部タイプレ
ート4の他の1つの側面に直行して配置される。燃料棒
6Aは、燃料棒列B1 及びB2 に含まれる。下部タイプ
レート4上面は、図1のように正方形状をしている。燃
料集合体のコーナー部に位置する4行4列の燃料棒6
(例えば、燃料棒列A2〜D2及びA1〜D1の各交点に位
置する燃料棒6)は、正方格子L1 で配置される。この
ような4行4列の燃料棒配列は、他の3つのコーナー部
にも存在する。2つの4行4列の燃料棒配列にはさまれ
た位置にある燃料棒列(例えば、燃料棒列E1及びF1,
E2及びF2)に含まれる燃料棒6は、水ロッド7側にず
れて位置する。すなわち、燃料棒列E1 に含まれる燃料
棒6は、その燃料棒列と対向する燃料棒列D1に含まれ
る燃料棒6と正三角形格子L2を形成するように配置さ
れる。燃料棒列F1に含まれる燃料棒6は、その燃料棒
列と対向する燃料棒列G1に含まれる燃料棒6と正三角
形格子を形成するように配置される。燃料棒列E1 及び
F1 に含まれる燃料棒6は、互いに正方格子を形成する
ように配置される。このため、燃料棒列D1と燃料棒列
E1との間の間隔d、及び燃料棒列F1 と燃料棒列G1
との間の間隔fは、他の燃料棒列間の間隔(例えば間隔
a,e)よりも狭くなっている。正三角形格子を形成す
る燃料棒を含む燃料棒列間の間隔は、正方格子を形成す
る燃料棒を含む燃料棒列間のそれよりも狭い。正方格子
及び正三角形格子で配置された燃料棒6の配列ピッチ
は、等しい。
水ロッド7に隣接する12本の燃料棒6は、図1に示す
ように、全て、正三角形格子を構成する燃料棒である。
これらの12本の燃料棒6の各々と水ロッド7との間の
間隔は、等間隔である。
6を水ロッド7側にずらすことにより、これらの列に含
まれる燃料棒のうちチャンネルボックス1に隣接する燃
料棒6とチャンネルボックス1との間の間隔が、他の燃
料棒列においてチャンネルボックス1に隣接する燃料棒
6とチャンネルボックス1との間の間隔よりも大きくな
る。すなわち、燃料棒列E1及びF1に含まれる燃料棒の
うちチャンネルボックス1に隣接する燃料棒6とチャン
ネルボックス1との間に、幅の広い冷却材通路8が形成
される。この冷却材通路8の形成により、燃料集合体の
圧力損失が低減され、チャンネル安定性が向上する。冷
却材通路8の形成は、チャンネルボックス1内の冷却材
通路面積が後述の実施例2よりも約5cm2 増加するの
で、実施例1における圧力損失を実施例2よりも約0.
02MPa低減できる。
棒を含み下部タイプレート4の側面と実質的に直行する
複数の燃料棒列A1〜J1及びA2〜J2を有し、燃料棒列
相互間に形成された間隔のうち幅の狭い間隔(d,f)
がこれよりも幅の広い間隔の間に位置され、水ロッド7
に隣接する全ての燃料棒6がその幅の狭い間隔を形成す
る複数の燃料棒列(例えば、燃料棒列D1〜G1)に含ま
れているといえる。
の狭い間隔(d,f)がこれよりも幅の広い間隔の間に
位置するので、燃料棒6の配列ピッチが正方格子のみの
配列に比べ約0.4 mm(3%)増大できる。このため前
述のコ−ナ−部に位置する4行4列の燃料棒配列の部分
(燃料棒6は正方格子配列)の燃料棒6間隔を広げるこ
とができ、コーナー部、特に実施例1の燃料集合体が炉
心内に装荷された状態での水ギャップ付近における冷却
水量が増加する。従って、ボイド反応度係数が減少し、
ボイド率が変化したとき(例えば、原子炉の運転状態が
高温停止時から冷温停止時に変化したとき)の反応度の
変化が小さくなる。
ンベントリー(燃料装荷量)の増加に活用することもで
きる。すなわち、燃料棒外径を約0.4mm 太くできるの
で、燃料インベントリーを約8%増大でき、必要天然ウ
ラン量を3%低減できる。燃料棒外径の増加は、安定性
の向上と燃料棒曲がりの低減も達成できる。燃料棒外径
の増加は圧力損失の増大をもたらすが、これは後述する
ように部分長燃料棒を採用することで解決できる。
全ての燃料棒6がその幅の狭い間隔を形成する複数の燃
料棒列(例えば、燃料棒列D1〜G1)に含まれているの
で、水ロッド7とこれに隣接する12本の燃料棒6との
間の間隔を小さくできる。従って、従来の燃料集合体に
おいて、水ロッド7の周囲に存在した無駄な冷却材通路
の面積が減少するためボイド率分布が平坦化され、限界
出力を増大できる。すなわち、熱的余裕が増大する。本
実施例は、水ロッド7とこれに隣接する12本の燃料棒
6との間の間隔を等しくできる。
た複数の燃料棒6を含み下部タイプレート4の側面と実
質的に直行する複数の燃料棒列を有し、水ロッド7に隣
接する燃料棒6は水ロッド7から等距離の位置にあり、
これらの燃料棒相互間の間隔も等しく、お互いの間に幅
の狭い間隔を形成する複数の燃料棒列が、水ロッド7に
隣接する燃料棒6から下部タイプレート4の側面に向か
って伸びている構造を有するともいえる。
の燃料棒6を含み下部タイプレート4の側面と実質的に
直行する複数の燃料棒列を有し、燃料集合体の各コーナ
ー部(各コーナーと水ロッド7との間の領域)に位置す
る第1燃料棒群(コーナーから4行4列に配置された燃
料棒の群)は、正方格子状に配置され、これらの第1燃
料棒群にはさまれる位置に第2燃料棒群が設けられ、こ
の第2燃料棒群に含まれる燃料棒6のうち、第1燃料棒
群に隣接する燃料棒列(E1,F1,E2,F2等)に含ま
れる複数の燃料棒6は、この燃料棒列に隣接する燃料棒
列であって第1燃料棒群に含まれる燃料棒列(D1,
G1,D2,G2等)に配置された複数の燃料棒6と共に
三角格子を形成し、この三角格子を形成する燃料棒6を
含む互いに隣接した燃料棒列間の間隔(d,f等)は、
正方格子を形成する燃料棒を含む互いに隣接した燃料棒
列間の間隔(a,b,c,g,h,i等)よりも狭くな
っており、水ロッド7は第1及び第2燃料棒群に囲まれ
ている構造を有するとも言える。燃料スペーサ5は、特
願昭63−139313号で用いられた燃料スペーサと同様に複
数の円筒部材を有し、この円筒部材内に挿入された燃料
棒6を支持する。
64−88292号公報のように最外周部全体にわたって配置
されていなく、集合体の軸心部付近を通る複数の燃料棒
列で形成されるので、周辺部での中性子利用率が向上す
る。更にこれらの燃料棒列内で最外周に位置する燃料棒
6は、冷却材通路8に面しているので、核***が活発に
なる。これは、H/U比の小さい正三角形格子部での核
***を活発化させる。水ロッド7とこれに隣接する燃料
棒6との間の間隙の幅は、特開昭63−187192号の図1の
場合よりも狭くなる。
者等が想定した図3に示す燃料集合体との比較で説明す
る。図3の燃料集合体は、10×10格子の燃料集合体
であり、すべて正方格子である。横断面中央部に燃料棒
6の外径と同じ外径を有する12本の水ロッド7Aが配
置されている。チャンネルボックス4とこれに面する燃
料棒6との間隔を実施例1と図3で等しくした場合、実
施例1は、狭い燃料棒列間の間隙d,fを有する、すな
わち正三角形格子が含まれているので、燃料棒ピッチが
図3の燃料集合体に比べて9/(7+平方根3)倍、す
なわち約3%増加できる。これは、図1で示したように
正三角形格子の採用で、正三角形格子部分での燃料棒列
の間隔が正方格子部分でのそれの平方根3/2倍となる
ためである。これにより、燃料棒間の間隙を図1と図3
で等しくした場合には、実施例1で燃料棒直径を大きく
することが可能になる。これは、燃料装荷量の増加によ
り燃料経済性が向上できるだけでなく、燃料棒の曲がり
の低減、さらに燃料棒の時定数を減少することで、安定
性を向上する効果につながる。
ドが占有する領域の格子数と水ロッドの横断面積(水ロ
ッドが複数の場合は、合計横断面積)の関係を示す。高
燃焼度化のためには、図5に示すように水ロッドの横断
面積を現在の3cm2 から2〜3倍程度増加しなければ
ならない。水ロッドの横断面積の増加は、太径水ロッド
を採用が望ましい。これは、犠牲にする燃料棒本数を減
少できる点、燃料棒冷却効果に影響を与えない部分での
冷却材通路面積を減少できる点で有利である。しかし、
円形の水ロッドを用いる場合、(水ロッドが占有する領
域の格子数)×(単位格子横断面積)にて得られる横断
面積に占める水ロッドの合計横断面積の割合は最大7
8.5 %(π/4)で、約20%の領域が燃料棒の冷却
にほとんど寄与しない冷却材通路面積となっている。実
施例1は、前述の構成を有するので水ロッド7とこれと
隣接した燃料棒6との間の間隙幅を燃料棒6相互間の間
隙幅の1/2となる。このため、従来例において水ロッ
ド7とこれに隣接する燃料棒6の間に存在する、燃料棒
の冷却にほとんど寄与しない冷却材通路の部分が、実施
例1ではほとんど存在しない。これは、燃料集合体の限
界出力を増大することにつながる。さらに、図1におい
て、水ロッド7に隣接する各燃料棒6に、更に隣接する
燃料棒の本数は、水ロッド7に隣接する燃料棒6のいず
れに対しても5本であり、しかも水ロッドに隣接する燃
料棒は水ロッドの周りに互いに等間隔に配置されてい
る。これに対して図3に示す燃料集合体では、水ロッド
に隣接する燃料棒に更に隣接する8燃料単位格子(水ロ
ッド分も含め)のうち、水ロッドが占める燃料単位格子
が1〜3個の幅を持つことになる。これは、水ロッドに
隣接する燃料棒の出力が一様でなくなり、熱的余裕確保
の観点から水ロッドの周囲で濃縮度分布をつけることが
必要になる。
料集合体を図6に示す。この実施例2の燃料集合体は、
実施例1とチャンネルボックスの構造が異なるだけであ
る。実施例2に用いられるチャンネルボックス1Aは、
側壁中央部が内側に突出した凹部1Bを有する。凹部1
Bは、実施例1の冷却材通路8に食い込んでいる。
る。しかし、冷却材通路8がないので、実施例2は実施
例1よりも圧力損失が増大する。しかし、チャンネルボ
ックス1Aに凹部1Bが形成されるので、実施例2の燃
料集合体を炉心に装荷したとき、水ギャップの非沸騰水
が実施例1よりも約5cm2 増加する。このため、ボイ
ド反応度係数を約20%、及び冷温停止時の反応度上昇
を0.8 %Δk、それぞれ低減できる。これによって、
安定性の向上及び炉停止余裕の改善が可能になる。
ボックス1A外の非沸騰水領域の増大による上記の効果
は、図7及び図8の特性に基づいている。
3)である燃料集合体は、図9〜図12に示す。本実施
例の燃料集合体は、実施例1の燃料棒6の一部をそれよ
りも軸方向長の短い部分長燃料棒22A及び22Bにし
たものである。部分長燃料棒22Aの軸方向長は、部分
長燃料棒22Bのそれよりも短い。部分長燃料棒22A
は、例えば図1の燃料棒列B1 と燃料棒D2 の交点に配
置される。この位置は、正三角形格子を形成する位置で
ある。部分長燃料棒22Aは、燃料棒列のうち相互間に
狭い間隔を形成する燃料棒列に配置されている。燃料棒
22Bは、図1における燃料棒列B1と燃料棒列B2との
交点に配置される。
に対応して下部領域,中部領域及び上部領域に分割され
る。部分長燃料棒22Aの上端は、下部領域と中部領域
の境界、すなわち燃料棒6の燃料有効長(核燃料が充填
された領域の軸方向長さ)の下端から燃料棒6の燃料有
効長の軸方向全長の9/24のところにある。部分長燃
料棒22Bの上端は、燃料棒6の下端から燃料棒6の燃
料有効長の軸方向全長の15/24の位置にある。下部
領域は、燃料棒6の下端と上記軸方向全長の9/24と
の間の領域である。図10は、下部領域のある横断面積
(X1−X1断面)を示し、図1と同じ構造を有する。中部
領域は、前述の軸方向全長の9/24と前述の軸方向全
長の15/24との間の領域である。図11は、中部領
域のある横断面(X2−X2断面)である。
する空間である。上部領域は、前述の軸方向全長の15
/24と燃料棒6上端との間の領域である。
である。11は、部分長燃料棒22Bの上方に位置する空
間である。チャンネルボックス1Dは、軸方向で肉厚が
異なる。すなわち、上部領域におけるチャンネルボック
ス1Dの肉厚は、中部及び下部領域でのその肉厚より薄
い。ボイドが多い上部領域でのその肉厚減少は、中性子
利用率を効果的に向上させる。また、その肉厚減少によ
って、上部領域に対応した部分での水ギャップ内の飽和
水量が増加する。これは、ボイド反応度係数の増加につ
ながる。
な効果を得ることができる。更に、実施例3は、部分長
燃料棒22Aが正三角形格子を構成する位置に配置され
ているので、燃料棒配置の密なこの部分、特にその部分
の上部(気液二相流になっている部分)で減速材対燃料
比を増加できる。これは、燃料集合体の圧力損失の低減
と、減速材対燃料比の増加による核燃料の有効利用を図
ることができる。部分長燃料棒22Bが、燃料集合体の
コーナー付近に配置され、その長さが部分長燃料棒22
Aよりも長い理由を以下に示す。部分長燃料棒22Bの
配置による空間11の形成により、燃料集合体の圧力損
失は、低減する。しかし、そのコーナー付近は中性子束
が大きく核燃料を有効に利用できる位置である。この部
分での核燃料量が少ないと、中性子利用率が減少し燃料
経済性の低下を招く。このため、部分長燃料棒22Aよ
りも長い部分長燃料棒22Bをコーナー付近に配置する
ことによって、圧力損失の低下と燃料経済性の向上を図
っている。
4)を図13に基づいて説明する。本実施例は、9×9
格子に適用したものである。実施例4も、実施例1と同
様に、4つのコーナー部にそれぞれ、正方格子で4行4
列に燃料棒6が配列された燃料棒群を有する。これらの
燃料棒群の間にある燃料棒列(例えばO1及びO2)に含
まれる燃料棒6は、この燃料棒列に隣接する燃料棒列
(例えばN1及びP1等)に含まれる燃料棒6により正三
角形格子を構成する。このため、燃料棒列相互間の間隔
の幅は、間隙k〜m及びq〜sで等しい。間隙n及びp
の幅はそれらの間隙幅よりも狭い。なお、間隙n及びp
の幅は等しい。水ロッド7Aに隣接する8本の燃料棒6
は、全て正三角形格子に含まれている。水ロッド7Aと
これに隣接する各燃料棒6との間の間隙の幅は等しい。
1Cはチャンネルボックスである。冷却材通路8Aは、
前述の冷却材通路8と同じ効果を発生する。
ことができる。
5)を図14により説明する。実施例5は、実施例4と
同様に、9×9格子の燃料集合体である。本実施例は、
沸騰水型原子炉におけるD格子の炉心に用いられる。D
格子の炉心は、隣接する燃料集合体間の水ギャップの幅
が、制御棒11の挿入されない水ギャップ(第1水ギャ
ップ)よりも制御棒11の挿入される水ギャップ(第2
水ギャップ)で広くなっている。このため、炉心に装荷
された燃料集合体においては、その中の水ロッド7が、
集合体軸心よりも第2水ギャップ側に片寄って配置され
る。
れた第1燃料棒群がコーナー部に位置し、第1燃料棒群
相互間に第1燃料棒群の一部の燃料棒6と正三角形格子
を構成する燃料棒6を含む第2燃料棒群を有する。本実
施例は、コーナー部に位置する第1燃料棒群に含まれる
燃料棒6の本数が異なる。
る。
6)である燃料集合体を図15〜図18に示す。本実施
例の構造を説明する前に、まず、本実施例の原理を以下
に説明する。
するために用いる燃料集合体を示す。この燃料集合体
は、高燃焼度化に伴う出力ピーキングの上昇により最大
線出力密度が増大することを考慮して、燃料棒配列を9
×9格子にしている。以下、本実施例の原理をこの9×
9格子の燃料集合体を例に取って説明する。しかし、こ
の原理は、10×10格子,11×11格子にも適用で
きる。
は9×9の正方格子状に配列された多数の燃料棒と、こ
れら燃料棒6に囲まれて横断面中央部に配置された水ロ
ッド7Bとを有する。燃料棒6の配列を規定する9×9
の仮想正方格子の1つを図20に一点鎖線25で示す。
この仮想正方格子25は隣接する燃料棒との間隙の中間
を燃料棒の配列に平行な線で結んだものである。以降、
この仮想正方格子25を便宜上「燃料単位格子」と呼
ぶ。水ロッド7Bは、軸方向下部7aが図20に示すよ
うに、燃料単位格子5個分の領域を占める横断面十字型
をなし、軸方向上部7bが図21に示すように、燃料単
位格子9個分の領域を占める横断面正方形をなしてい
る。
軸方向上部7bの径方向拡径部分の下方で軸方向下部7
aに隣接した領域、即ち、水ロッド7Bを含む3×3の
中央領域の4つのコーナー部に配置された部分長燃料棒
23を有している。部分長燃料棒23は、燃料物質とし
て、例えば天然ウラン,減損ウラン,回収ウラン等、ウ
ラン−238の重量割合が高い低濃縮ウランを含有した
低濃縮度燃料棒である。燃料棒6,23及び水ロッド7
Bはチャンネルボックス1Fにより最外周を取り囲まれ
ている。
用効果は次のようである。
の軸方向上部7bの水断面積を下部7aより大きくする
ことにより、減速材対燃料比(H/U比)の軸方向分布
を改善している。また、原子炉の運転時、チャンネルボ
ックス1Fの外側の隣接燃料集合体との間は飽和水(ギ
ャップ水)で満たされるが、水ロッド7Bの軸方向上部
7bを図21に示すごとき大きな水面積を持つ形状とす
ることにより、燃料集合体20上部での径方向のH/U
比分布を改善している。
(以下、単に水ロッド下部7aと言う)の横断面での水面
積を燃料棒2本分以上の大きさとし、かつこれに隣接し
て低濃縮度の燃料棒23を配置することにより、共鳴中
性子束の吸収効果の増大と熱中性子束の径方向の平坦化
が図れ、燃料経済性が向上しかつ余剰反応度の制御性を
改善している。
方向の出力分布を平坦化するために燃料集合体20の中
央領域に配置される。核***で発生した高速エネルギー
群の中性子は、平均自由行程が長いため、燃料集合体内
での分布は平坦である。一方、ギャップ水や水ロッド領
域は、中性子の減速効果が大きいため、共鳴エネルギー
群中性子や熱エネルギー群中性子、特に熱エネルギー群
中性子の源となっている。
大きさが燃料集合体内の共鳴中性子束分布及び熱中性子
束分布に及ぼす効果についての検討結果を示す。ケース
aは横断面積が燃料単位格子1個分の領域を占める水ロ
ッドを用いた場合であり、ケースbは水ロッド下部7a
を用いた場合であり、ケースcは横断面積が燃料単位格
子9個分、即ち、水ロッド7Bの軸方向上部7bの大き
さの水ロッドを用いた場合である。いずれの場合も、燃
料棒は全て同じ濃縮度のものを用いた。
横断面積が燃料単位格子1個分であるため、共鳴エネル
ギー群中性子の源としての機能が小さく、水ロッドに隣
接する燃料単位格子位置“4”での共鳴中性子束の値は
小さい。これに対し、ケースbでは、同位置“4”での
共鳴中性子束の値は大きく、その位置より更に径方向外
側にある燃料単位格子位置“3”付近に共鳴中性子束分
布の最小値が位置している。ケースcでは位置“3”で
更に大きな共鳴中性子束が得られる。
様に熱エネルギー群中性子の源としての機能が小さく、
水ロッドに隣接する燃料単位格子位置“4”での熱中性
子束の値は小さい。これに対し、ケースbでは、同位置
“4”での熱中性子束の値は大きく、その位置より更に
径方向外側にある燃料単位格子位置“3”付近にやはり
熱中性子束分布の最小値が位置している。ケースcでは
位置“3”で更に大きな熱中性子束が得られる。
群や熱エネルギー群中性子の源となっているが、この効
果は、熱エネルギー群で特に大きいこと、また水ロッド
に隣接する燃料単位格子位置で共鳴中性子束と熱中性子
束を最小にしないためには、横断面積が燃料単位格子1
個分の大きさの水ロッド(ケースa)では不十分である
こと、一方、燃料棒2本分以上の大きさを有する横断面
十字型の水ロッドを配置すれば、熱中性子束の径方向分
布の最小値及び共鳴中性子束の径方向分布の最小値が共
に水ロッドに隣接する燃料単位格子位置の更に径方向外
側の領域に位置するようになることがわかった。
ロッド下部7aの横断面積を少なくとも燃料棒2本分の
領域を占める大きさとすることにより、熱中性子束の径
方向分布の最小値及び共鳴中性子束の径方向分布の最小
値が共に燃料棒23の更に径方向外側の領域に位置する
ようになり、これにより燃料棒23の位置で転換に活用
し得るに十分な大きさの共鳴中性子束を確保し、かつそ
れよりも更に径方向外側の燃料棒6の位置で熱中性子束
を効果的に増大させることが可能となる。
に隣接する燃料棒の濃縮度が上述の共鳴中性子束分布及
び熱中性子束分布に及ぼす効果についての検討結果を示
す。水ロッド下部7aに隣接する位置に濃縮度の低いC
燃料棒を配置すると、その燃料棒に隣接するD燃料棒位
置での中性子スペクトルは、図6に示すように変化す
る。即ち、D燃料棒位置での共鳴エネルギー群中性子は
C燃料棒の濃縮度に影響されないが、熱エネルギー群中
性子束は、燃料集合体の横断面平均濃縮度に対するC燃
料棒の濃縮度の比率が0.7 以下になると線形以上に増
大し、特に、その比率が0.5 以下で熱エネルギー中性
子束の増大の効果が大きい。その結果、図7に示すよう
に、濃縮度の比率が0.7以下で径方向出力分布の平坦
化が達成され、その比率が0.5 以下で平坦化の効果が
特に大きい。
料棒23を配置した場合、燃料棒23よりも径方向外側
の領域における共鳴中性子束は影響をほとんど受けない
が、熱中性子束はその影響を受け、燃料棒23の濃縮度
が低くなるにしたがって熱中性子束が増大すること、し
たがって、燃料棒23はその濃縮度を所定値以下にする
ことにより水ロッド下部7aに隣接することで水ロッド
の代用機能を果たすこと、その効果は燃料棒23の濃縮
度が燃料集合体の横断面平均濃縮度の好ましくは0.7
以下、より好ましくは0.5 以下で特に大きくなること
が分かった。本実施例はこの知見にも基づいており、水
ロッド下部7aに隣接して燃料棒23を配置し、その濃
縮度を所定値以下とすることにより、上述した水ロッド
下部7aの横断面積との相乗効果により燃料棒23の径
方向外側の領域における熱中性子束を更に増大させ、径
方向出力分布の平坦化に寄与させるものである。
は燃料親物質であるウラン−238の量が増えることで
ある。一方、上述したように、水ロッド12aの横断面
積を適切に設定することにより熱中性子束だけでなく共
鳴中性子束も増加させる。ウラン−238は共鳴エネル
ギー群中性子を吸収することでプルトニウム−239へ
転換される。したがって、燃料棒13の濃縮度を所定値
以下とすることにより、ウラン−238の量が増え、共
鳴エネルギー群中性子を効率よく吸収することで、燃焼
初期は反応度制御に寄与しながら、燃焼末期は転換した
プルトニウムを燃料として有効に活用することが可能と
なる。即ち、燃料棒23の濃縮度を所定値以下とするこ
とで、燃料棒23は熱中性子束増大の効果と共鳴中性子
束利用の効果の二重の機能を果たす。
料棒2本分の領域を占める水ロッド下部7aを配置し、
かつ水ロッド隣接燃料棒の濃縮度を好ましくは横断面平
均濃縮度の0.7 以下、より好ましくは0.5 以下とす
ることにより、共鳴中性子束の吸収効果の増大と熱中性
子束の径方向の平坦化を図るものである。
ロッド下部7aに隣接する燃料棒23が他の燃料棒6と
同じ濃縮度の場合のものであるが、燃料棒23の濃縮度
を燃料集合体の横断面平均濃縮度より低くした場合、図
24及び図25の検討結果より熱中性子束は更に増大す
るのであるから、燃料棒23の濃縮度を燃料集合体の横
断面平均濃縮度より低くした本実施例においても、熱中
性子束の径方向分布の最小値及び共鳴中性子束の径方向
分布の最小値は共に燃料棒23の更に径方向外側の領域
に位置する。
と共鳴中性子束の吸収効果の増大により得られる効果を
具体的に説明する。
す水ロッド下部7aと燃料棒23の径方向外側の領域で
の熱エネルギー中性子束の値を大きくすることであり、
これはその領域の燃料棒6の効率的な燃焼を可能とし、
燃料経済性の向上に寄与する。また、径方向出力分布
(局所出力ピーキング)の平坦化による熱的余裕や安定
性の向上の効果が得られる。
料棒23に含まれるウラン−238(燃料親物質)から
プルトニウム−239への転換を図ることであり、これ
は、 (1) 燃焼末期の反応度向上 (2) 燃焼初期の反応度制御 (3) 上記(1),(2)による燃焼に伴う反応度劣化の減
少 等の効果がある。
効果)に、(2)は可燃性毒物(例えばガドリニア)混入
量の低減とそれによる燃料経済性の向上(省ウラン効
果)に、また(3)は炉心滞在期間の違いによる他燃料集
合体との反応度差を減少させ、炉心出力ピーキングの減
少に寄与する。更に、ボイド率が低い燃料集合体下部領
域は、上部領域に比べ燃焼に伴う反応度劣化が大きいの
で、上記(3)の効果は燃料集合体下部において特に著し
く、下部領域でウラン−238からプルトニウム−23
9への転換を活用すれば、上下間の燃焼度分布の平坦化
により、最大線出力の低減,炉停止余裕の増大,安定
性,スクラムの特性の向上等の熱的余裕の増大、及び余
剰反応度の制御性の改善が図れる。
置による上記(1),(2)の効果の検討結果を示したもの
である。解析には図27に示した従来の8×8の正方格
子配列の燃料棒6を持つ燃料集合体を用いた。中央部に
は対角位置に2本の水ロッド27が配置されている。図
26において、横軸のケースeは水ロッド27に面した
領域に水ロッド27を取り囲んで12本の天然ウラン燃
料棒を配置した場合、ケースfは水ロッド27と外側ギ
ャップ水領域28との間の中間領域に12本の天然ウラ
ン燃料棒を配置した場合、ケースgはギャップ水28に
面した領域に12本の天然ウラン燃料棒を配置した場合
であり、それぞれ、燃料集合体の横断面平均濃縮度は同
じに調整した。また図26の縦軸は、各ケースでの燃料
集合体の反応度に対する平均濃縮度が同じとなるように
燃料棒を配置した従来の燃料集合体(以下、これをケー
スhと言う)の反応度の差をとっている。また、破線は
燃焼末期における反応度差、即ち、上記(1)の効果を、
実線は燃焼初期の反応度差、即ち、上記(2)の効果を示
している。
の反応度は燃焼初期で小さく、燃焼末期で大きくなって
いる。ケースfでは燃焼初期及び末期共に反応度はケー
スhとほぼ同じである。ケースgでは、燃焼初期ではケ
ースeより更にケースhに比べて反応度が小さくなり、
燃焼末期ではケースhに比べ反応度は少し小さくなって
いる。
果(従って上記(3)の効果)は、ケースe,fのように
減速効果が高い領域ほど大きいが、減速効果も最も高い
領域(ケースg)では(1)の効果は得られない。その理
由は、ギャップ水に面した領域は熱エネルギー領域中性
子束も著しく高い領域であり、燃焼の割合が高いからで
ある。換言すれば、この領域は転換に活用するより核分
裂性物質の反応に活用する方が燃料経済性の向上に適し
ていることを示している。一方、水ロッドに面した領域
(ケースe)に天然ウランを設置すると、転換の活用が
図れるだけでなく、ギャップ水に面した領域の燃料棒の
濃縮度を相対的に高め、核***性物質の反応効率を相対
的に高めることになり、燃料経済性の向上も実現でき
る。
−239への転換は水ロッドに隣接した領域だけでな
く、ギャップ水に面した領域でも可能であるが、転換の
実質的活用を図るためには、ギャップ水でなく水ロッド
に隣接した領域に部分長燃料棒を配置することが有効で
あることを見出だした。本実施例はこの知見を利用した
ものである。
下部領域で少なくとも燃料棒2本分の領域を占める水ロ
ッド下部7aに隣接して燃料棒21を配置すること、及
びその低濃縮度を好ましくは横断面平均濃縮度の0.7
以下、より好ましくは0.5以下とすることにより、共
鳴中性子束の吸収効果の増大と熱中性子束の径方向の平
坦化の活用を図り、燃料経済性の向上と、反応度制御性
の改善及び熱的余裕の向上を図るものである。
料棒23の軸方向位置について考察する。図28にその
検討結果を示す。図中、横軸は部分長燃料棒23の長
さ、縦軸は省ウラン効果を示す。この省ウラン効果は単
位発生エネルギー当りの必要天然ウラン量の節約量を示
す。
料棒23を配置することにより上述したように省ウラン
効果が得られるが、天然ウランが充填された部分長燃料
棒23の長さが燃料棒6の燃料有効長の9/24付近以
下の範囲では、省ウラン効果は燃料棒23の長さの増加
と共に増加し、燃料棒23の長さが9/24付近を越え
ると省ウラン効果は減少し始め、12/24付近で省ウ
ラン効果の減少が顕著となる。即ち、燃料有効長の1/
2以下の長さで燃料棒23は省ウラン効果を発揮し、1
/2以上の長さになると省ウラン効果が得られない。こ
れは、燃料棒23が燃料有効長の1/2以下では燃料集
合体の上部と下部の両方でH/U比が最適化されている
のに対して、燃料有効長の1/2以上になると、燃料集
合体上部でのH/U比が最適値より小さくなり過ぎるた
めである。
は、低濃縮燃料棒の長さを全長燃料棒の燃料有効長の1
/2以下にすることが有効であること、及び最も高い省
ウラン効果を発揮するには、低濃縮燃料棒の長さを全長
燃料棒の燃料有効長の9/24程度にするのが好ましい
ことがわかった。本実施例はこの知見にも基づいてお
り、燃料棒23の長さは燃料棒11の燃料有効長の1/
2以下、好ましくは9/24付近の長さとしている。
燃料装荷量は異なるが、下部には核***性物質の重量割
合が横断面内で最小の燃料棒を装荷するのでウラン−2
35の量はほぼ等しく、むしろウラン−238で減速材
である軽水を排除していることになるので、軸方向出力
分布が下部に歪むことはない。
により説明する。
施例3の構成に前述した燃料集合体20の概念、すなわ
ち水ロッド7B及び部分長燃料棒23を適用したもので
ある。
位置で上部領域と中部領域にわかれ、部分長燃料棒31
の上端で中部領域と下部領域にわかれる。下部領域は、
燃料棒6の燃料有効長の下端と、燃料棒6の下端からそ
の燃料有効長の軸方向全長の6/24の位置との間の領
域である。中部領域は、上記軸方向全長6/24の位置
と、燃料棒6の下端からその燃料有効長の軸方向全長の
15/24の位置との間の領域である。図16は下部領
域,図17は中部領域、及び図18は上部領域の各横断
面を示す。図17は部分長燃料棒22Bの配置を除いて
図1と同じ構成である。4本の部分長燃料棒22Bは、
水ロッド7Cの太径部に隣接している。水ロッド7C
は、水ロッド7Bと同様に太径部と細径部を有する。太
径部の横断面積は、細径部のそれよりも大きい。太径部
は中部及び上部領域を占める。細径部は、下部領域に位
置し、横断面積が燃料棒6のそれと同じである。
充填され、水ロッド7Cの太径部の下方に位置してその
細径部に隣接して配置される。部分長燃料棒31の濃縮
度は、下部領域における燃料集合体平均濃縮度よりも小
さい。
た本実施例で説明した効果を生じる。
イド反応度係数を減少できる。
(図2のI−I断面)図である。
図である。
明者等が想定した燃料集合体の横断面図である。
ッドの横断面積の関係を示す特性図である。
す特性図である。
図である。
係を示す特性図である。
との関係を示す特性図である。
効長部の縦断面図である。
面図である。
面図である。
有効長部の縦断面図である。
めの燃料集合体の燃料有効長部の概略構成図である。
中性子束分布に及ぼす効果を示す説明図である。
性子束分布に及ぼす効果を示す説明図である。
性子束分布に及ぼす影響を示す説明図である。
力分布の平坦化に及ぼす影響を示す説明図である。
応度の変化を示す特性図である。
断面図である。
配置位置を示す説明図である。
下部タイプレート、5…燃料スペーサ、6…燃料棒、7
…水ロッド。
Claims (11)
- 【請求項1】上部タイプレートと、下部タイプレート
と、核燃料物質を含み上下端部が前記上部及び下部タイ
プレートに支持された複数の燃料棒と、前記燃料棒間に
配置された減速材棒とを備え、各々が配列された複数の
前記燃料棒を含み前記下部タイプレートの側面と実質的
に直行する複数の燃料棒列を有する燃料集合体におい
て、 前記燃料棒列相互間に形成された間隔のうち幅の狭い間
隔が、これよりも幅の広い間隔の間に位置し、 前記減速材棒に隣接する全ての前記燃料棒は、前記幅の
狭い間隔を形成する複数の燃料棒列に含まれていること
を特徴とする燃料集合体。 - 【請求項2】上部タイプレートと、下部タイプレート
と、核燃料物質を含み上下端部が前記上部及び下部タイ
プレートに支持された複数の燃料棒と、前記燃料棒間に
配置された減速材棒とを備え、各々が配列された複数の
前記燃料棒を含み前記下部タイプレートの側面と実質的
に直行する複数の燃料棒列を有する燃料集合体におい
て、 前記減速材棒に隣接する前記燃料棒はこの減速材棒から
等距離の位置にあり、これらの燃料棒相互間の間隔も等
しく、 お互いの間に幅の狭い間隔を形成する複数の前記燃料棒
列が、前記減速材棒に隣接する燃料棒から前記下部タイ
プレートの側面に向かって伸びていることを特徴とする
燃料集合体。 - 【請求項3】上部タイプレートと、下部タイプレート
と、核燃料物質を含み上下端部が前記上部及び下部タイ
プレートに支持された複数の燃料棒と、前記燃料棒間に
配置された減速材棒とを備え、各々が配列された複数の
前記燃料棒を含み前記下部タイプレートの側面と実質的
に直行する複数の燃料棒列を有する燃料集合体におい
て、 燃料集合体の各コ−ナ−部に位置する第1燃料棒群は、
正方格子状に配置され、 これらの第1燃料棒群にはさまれる位置に第2燃料棒群
が設けられ、この第2燃料棒群に含まれる前記燃料棒の
うち、前記第1燃料棒群に隣接する前記燃料棒列に含ま
れる複数の燃料棒は、この燃料棒列に隣接する燃料棒列
であって前記第1燃料棒群に含まれる燃料棒列に配置さ
れた複数の燃料棒と共に三角格子を形成し、 この三角格子を形成する燃料棒を含む互いに隣接した燃
料棒列間の間隔は、正方格子を形成する燃料棒を含む互
いに隣接した燃料棒列間の間隔よりも狭くなっており、 前記減速材棒は前記第1及び第2燃料棒群に囲まれてい
ることを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項4】前記燃料棒の配列ピッチが均一である請求
項1,2または3の燃料集合体。 - 【請求項5】前記燃料棒は複数の第1燃料棒及びこの第
1燃料棒よりも軸方向長が短い複数の第2燃料棒を含
み、前記第2燃料棒は前記狭い間隔を形成する燃料棒列
に含まれる請求項1または3の燃料集合体。 - 【請求項6】前記第2燃料棒群に含まれる燃料棒列内で
最も外側にある前記燃料棒は、前記第1燃料棒群に含ま
れる前記燃料棒列内で最も外側にある前記燃料棒よりも
内側にある請求項3の燃料集合体。 - 【請求項7】上部タイプレートと、下部タイプレート
と、核燃料物質を含み上下端部が前記上部及び下部タイ
プレートに支持された複数の燃料棒と、前記燃料棒間に
配置された減速材棒とを備え、各々が配列された複数の
前記燃料棒を含み前記下部タイプレートの側面と実質的
に直行する複数の燃料棒列を有する燃料集合体におい
て、 前記減速手段は、軸方向の上部で下部よりも横断面積が
大きく、 前記燃料棒は、複数の第1燃料棒、及びこれよりも軸方
向長が短い複数の第2燃料棒であって前記減速手段の横
断面積が小さい下部の部分に隣接して配置され燃料集合
体横断面の平均濃縮度よりも低い濃縮度を有する前記第
2燃料棒を含み、 前記減速手段の下部での横断面積を、熱中性子束の径方
向分布の最小値及び共鳴中性子束の径方向分布の最小値
が共に前記第2燃料棒よりも径方向外側の領域に位置す
る大きさに設定し、 前記燃料棒列相互間に形成された間隔のうち幅の狭い間
隔が、これよりも幅の広い間隔の間に位置し、 前記減速手段の横断面積の大きな上部の部分に隣接する
全ての前記第1燃料棒は、前記幅の狭い間隔を形成する
複数の燃料棒列に含まれており、 ことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項8】上部タイプレートと、下部タイプレート
と、核燃料物質を含み上下端部が前記上部及び下部タイ
プレートに支持された複数の燃料棒と、前記燃料棒間に
配置された減速材棒とを備え、各々が配列された複数の
前記燃料棒を含み前記下部タイプレートの側面と実質的
に直行する複数の燃料棒列を有する燃料集合体におい
て、 前記減速手段は、軸方向の上部で下部よりも横断面積が
大きく、 前記燃料棒は、複数の第1燃料棒、及びこれよりも軸方
向長が短い複数の第2燃料棒であって前記減速手段の横
断面積が小さい下部の部分に隣接して配置され燃料集合
体横断面の平均濃縮度よりも低い濃縮度を有する前記第
2燃料棒を含み、 前記燃料棒列相互間に形成された間隔のうち幅の狭い間
隔が、これよりも幅の広い間隔の間に位置し、 前記減速手段の横断面積の大きな上部の部分に隣接する
全ての前記第1燃料棒は、前記幅の狭い間隔を形成する
複数の燃料棒列に含まれており、 ことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項9】前記第2燃料棒の濃縮度が燃料集合体の横
断面の平均濃縮度の0.7 以下である請求項7または8
の燃料集合体。 - 【請求項10】前記第2燃料棒の濃縮度が燃料集合体の
横断面の平均濃縮度の0.5 以下である請求項7または
8の燃料集合体。 - 【請求項11】前記第2燃料棒が天然ウランを含有する
請求項7または8の燃料集合体。
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---|---|---|---|
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JP3186108A JP3036129B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 燃料集合体 |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
EP2339589A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-29 | Global Nuclear Fuel-Japan Co., Ltd. | Fuel assembly |
JP2014163806A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
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1991
- 1991-07-25 JP JP3186108A patent/JP3036129B2/ja not_active Expired - Lifetime
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