JPS636492A - Nuclear-reactor fuel aggregate - Google Patents
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は原子炉燃料集合体に係りとりわけプルトニウム
燃料を有するＭＯＸ燃料棒を備えた原子炉燃料集合体に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a nuclear reactor fuel assembly, and more particularly to a nuclear reactor fuel assembly equipped with MOX fuel rods having plutonium fuel.
（従来の技術）
第１３図はプルトニウム燃料とウラン燃料の混合物より
なるＭＯＸペレットが封入された燃料棒（以下ｒＭＯＸ
燃料棒」と呼ぶ）を備えた燃料集合体の従来例である。(Prior art) Figure 13 shows a fuel rod (hereinafter rMOX) sealed with MOX pellets made of a mixture of plutonium fuel and uranium fuel.
This is a conventional example of a fuel assembly equipped with fuel rods (referred to as "fuel rods").
第１３図に示された燃料集合体４０は細長い円筒状燃料
棒４２が多数本結束された結束体の上部が上部タイブレ
ート４３により、下部が下部タイブレート４４によって
接続されている。この結束体はスペーサ４５によって燃
料棒４２間が等間隔に保持されている。前記結束体内に
は燃料棒４２の他に大径のウォータ・ロッド１本（図示
せず）が組込まれている。この結束体の外周はチャンネ
ルボックス４６で包囲され、このチャンネルボックス４
６は上部が上部タイブレート４３に、下部が下部タイブ
レート４４に接合されている。The fuel assembly 40 shown in FIG. 13 is a bundle in which a large number of elongated cylindrical fuel rods 42 are bound together, and the upper part of the bundle is connected by an upper tie plate 43 and the lower part is connected by a lower tie plate 44. In this bundle, the fuel rods 42 are maintained at equal intervals by spacers 45. In addition to the fuel rods 42, a large diameter water rod (not shown) is incorporated in the bundle. The outer periphery of this bundle is surrounded by a channel box 46.
6 has its upper part joined to an upper tie plate 43 and its lower part joined to a lower tie plate 44.
第１４図は上記燃料集合体の断面図を示すもので、この
図において二重円は燃料棒を表わし、その中の符号７は
ウランペレットが封入されている燃料棒（以下「ウラン
燃料棒」と呼ぶ）であり、符号８はＭＯＸ燃料棒を示し
、また、Ｗはウォータロッド、ＣＲは制御棒を示す。FIG. 14 shows a cross-sectional view of the fuel assembly. In this figure, the double circles represent fuel rods, and the reference numeral 7 in the figure represents a fuel rod in which uranium pellets are sealed (hereinafter referred to as "uranium fuel rod"). 8 indicates a MOX fuel rod, W indicates a water rod, and CR indicates a control rod.
一般にＭＯＸ燃料棒を備えた燃料集合体は、ウラン燃料
棒のみにより構成される燃料集合体と比較して、中性子
スペクトルが硬くなる。この結果ＭＯＸ燃料棒入りの燃
料集合体を装荷した炉心では、ウラン燃料棒のみの燃料
集合体を装荷した炉心に比較し、反応度を制御するため
の制御棒および燃料内に含まれる可燃性毒物（ガドリニ
ア）の反応度価値が低下し、原子炉安全性の１つの指標
である炉停止余裕は低下する。In general, a fuel assembly including MOX fuel rods has a harder neutron spectrum than a fuel assembly composed only of uranium fuel rods. As a result, in a reactor core loaded with a fuel assembly containing MOX fuel rods, compared to a core loaded with a fuel assembly containing only uranium fuel rods, burnable poisons contained in the control rods and fuel for controlling reactivity are (Gadolinia) reactivity value decreases, and reactor shutdown margin, which is one indicator of reactor safety, decreases.
炉停止余裕を向上させるためには、燃料中の可燃性毒物
（ガドリニア）の含有但を増加させることが考えられる
が、この場合にはガドリニアの燃焼速度の遅い事と相ま
ってサイクル末期に可燃性毒物（ガドリニア）が燃え残
り反応度損失を生じることがある。また、ＭＯＸ燃料棒
は製造上の観点から可燃性毒物（ガドリニア）を含まな
い事が望まれている。その結果ウラン燃料棒に可燃性毒
物（ガドリニア）を含有させる事となり、ＭＯＸ燃料棒
自体に対する反応制御性を高めるという目的に対し、ウ
ラン燃料棒の改良という間接的な対応となってしまい、
非効率的な対応手段となっている。In order to improve the margin for reactor shutdown, it is possible to increase the content of burnable poison (gadolinia) in the fuel, but in this case, due to the slow burning rate of gadolinia, the burnable poison is released at the end of the cycle. (Gadolinia) may remain unburned and cause reactivity loss. Furthermore, from the viewpoint of manufacturing, it is desired that MOX fuel rods do not contain burnable poison (gadolinia). As a result, the uranium fuel rods were made to contain a burnable poison (gadolinia), and the objective of improving the reaction controllability of the MOX fuel rods itself was indirectly addressed by improving the uranium fuel rods.
This is an inefficient means of response.
一方、−般に沸騰水型原子炉の場合、原子炉出力運転時
の燃料上部ではボイド発生のため減速材と燃料の原子数
比が小さくなっている。また、ＭＯＸ燃料棒部分ではウ
ラン燃料棒部分と比較して中性子スペクトルが高速群側
に移動しているので、減速不十分な状態となり燃料棒上
部での出力は抑えられている。しかし、原子炉停止時に
は燃料棒上部にまで減速材の水があり、減速材と燃料の
原子数比が大きいので中性子スペクトルが出力運転時に
比較してより熱群側へ移動し、減速十分な状態となる。On the other hand, in general, in the case of a boiling water reactor, the atomic ratio of the moderator to the fuel is small due to the generation of voids in the upper part of the fuel during reactor power operation. Furthermore, in the MOX fuel rod portion, the neutron spectrum has shifted to the high speed group side compared to the uranium fuel rod portion, so deceleration is insufficient and the output at the upper part of the fuel rod is suppressed. However, when the reactor is shut down, there is moderator water up to the top of the fuel rods, and the atomic ratio between moderator and fuel is large, so the neutron spectrum moves more toward the heat group than during power operation, and the moderation is sufficient. becomes.
このため、燃料棒上部の出力は抑えられず出力分布が大
きく上部に歪められてしまう。従ってとりわけ燃料棒上
部において原子炉停止時の出力抑制が求められている。For this reason, the output at the upper part of the fuel rod cannot be suppressed, and the output distribution is largely distorted toward the upper part. Therefore, there is a need to suppress output during reactor shutdown, especially in the upper part of the fuel rods.
また、ボイド率が小さく出力ピークが出やすい燃料棒下
部においては線出力密度を抑えプラント利用率の向上と
燃料健全性の確保を図るため低出力の燃料を用いること
が求められている。Furthermore, in the lower part of the fuel rod where the void fraction is small and output peaks tend to occur, it is required to use low-output fuel in order to suppress the linear power density, improve plant utilization rate, and ensure fuel integrity.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
可燃性毒物設計の複雑化を伴わずにＭ ＯＸ燃料集合体
の炉停止余裕向上を効果的に図ることができる原子炉燃
料集合体を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of these points,
It is an object of the present invention to provide a nuclear reactor fuel assembly that can effectively improve the reactor shutdown margin of an MOX fuel assembly without complicating the burnable poison design.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、ウランペレットが封入されたウラン燃料棒と
、ＭＯＸペレットが封入されたＭＯＸ燃料棒とを、複数
本束ねて構成した原子炉燃料集合体であって、前記ウラ
ン燃料棒および前記ＭＯＸ燃料棒の全部または一部の燃
料棒の上端部が低濃縮ウランペレットで置き換えられて
いることを特徴としている。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a nuclear reactor fuel assembly configured by bundling a plurality of uranium fuel rods filled with uranium pellets and MOX fuel rods filled with MOX pellets. The fuel rod is characterized in that the upper ends of all or some of the uranium fuel rods and the MOX fuel rods are replaced with low enriched uranium pellets.
（作 用）
本発明によれば、ウラン燃料棒およびＭＯＸ燃料棒の全
部または一部の燃料棒の上端部が低濃縮ウランペレット
で置き換えられているので、とりわけ燃料棒上部におい
て原、子炉停止時の出力抑制を図ることができ、炉停止
余裕を増加させることができる。(Function) According to the present invention, the upper ends of all or some of the uranium fuel rods and MOX fuel rods are replaced with low-enriched uranium pellets, so that the upper ends of the fuel rods can be used to prevent nuclear or subreactor shutdown. It is possible to suppress the output during the operation, and increase the margin for reactor shutdown.
（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明による燃料集合体の第１の実施例を示す
断面図である。第１図においてチャンネル６内にウォー
タロッドＷ１ウランペレットが封入されたウラン燃料棒
７、ＭＯＸベレットが封入されたＭＯＸ燃料棒の、１０
が配置され燃料集合体１が構成されている。、ＭＯ×燃
料棒８，１０のうちＭＯＸ燃料棒のはＭＯＸペレットが
封入された通常のＭＯＸ燃料棒であるが、ＭＯＸ燃料棒
１０″は上端部が天然ウランペレットで置き換えられた
ものであり、ウォータロッドＷに面した対角を除く部分
に８本配置されている。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention. In FIG. 1, a water rod W1 in a channel 6, a uranium fuel rod 7 in which uranium pellets are sealed, a MOX fuel rod in which MOX pellets are sealed, 10
are arranged to constitute the fuel assembly 1. Among the MO× fuel rods 8 and 10, the MOX fuel rod is a normal MOX fuel rod in which MOX pellets are enclosed, but the upper end of the MOX fuel rod 10'' is replaced with natural uranium pellets, Eight rods are arranged in a portion excluding the diagonal corner facing the water rod W.
これら２種類のＭＯＸ燃料棒８，１０およびウラン燃料
棒７の構成は、それぞれ第２図、第３図および第４図に
示すようになつ゛ている。The configurations of these two types of MOX fuel rods 8, 10 and uranium fuel rods 7 are shown in FIGS. 2, 3, and 4, respectively.
すなわち、ＭＯＸ燃料棒のは燃料棒の燃料有効部の頂部
である境界■までＭＯＸペレット１１が封入され、それ
より上はブレナムスプリング１２の配置されたプレナム
部１３となっている。That is, the MOX fuel rod is filled with MOX pellets 11 up to the boundary (2), which is the top of the fuel effective part of the fuel rod, and above that is the plenum part 13 where the blemish spring 12 is arranged.
ＭＯＸ燃料棒のｏは燃料有効部の頂部の境界工から燃料
有効部の下端までの約１７８となる境界■まで天然ウラ
ンペレット１４が封入され、境界■より下部はＭＯＸベ
レット１１が封入されている。O of the MOX fuel rod is filled with natural uranium pellets 14 from the boundary at the top of the active fuel part to the bottom edge of the active fuel part, which is about 178, and the area below the border is filled with MOX pellets 11. .
またウラン燃料棒７は下端から境界工まで濃縮ウランペ
レット１５が封入されている。Further, the uranium fuel rod 7 is filled with enriched uranium pellets 15 from the lower end to the boundary.
次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be explained.
第５図および第６図に本実施例による原子炉燃料集合体
の諸特性を示す。FIG. 5 and FIG. 6 show various characteristics of the nuclear reactor fuel assembly according to this example.
第５図は炉停止時の相対出力の軸方向分布を示すもので
、破線は従来の原子炉燃料集合体の場合、実線は本実施
例の原子炉燃料集合体１の場合である。本実施例の原子
炉燃料集合体１は、原子炉停止時に大きな出力が発生す
る燃料棒上端部に濃縮度の低い天然ウランペレット１４
が封入され、その部分の断面での核***性物質重量割合
が従来に比べて減少しているため、原子炉停止時の燃料
集合体１の反応度を減じることができる。FIG. 5 shows the axial distribution of relative power during reactor shutdown, where the broken line is for the conventional nuclear reactor fuel assembly and the solid line is for the reactor fuel assembly 1 of this embodiment. The reactor fuel assembly 1 of this embodiment has natural uranium pellets 14 with low enrichment at the upper ends of the fuel rods that generate large output when the reactor is shut down.
is enclosed, and the weight proportion of fissile material in the cross section of that portion is reduced compared to the conventional one, so the reactivity of the fuel assembly 1 at the time of reactor shutdown can be reduced.
また、第６図は天然ウランペレット１４が封入された上
部領域での原子炉停止時の反応度と原子炉運転時の反応
度の差を示すもので、点線は従来の原子炉燃料集合体の
場合、実線は本実施例の原子炉燃料集合体１の場合であ
る。燃料集合体１で天然ウランを配することによる上部
領域での反応度減少効果は原子炉運転時よりも原子炉停
止時に対するものの方が大きくなる。また、天然ウラン
を上端部に配したＭＯＸ燃料棒１０の配置位置は、燃料
集合体１内のウォータロッドＷまわりであるので、燃料
集合体１中央部の中性子スペクトルが軟化する。このた
め、原子炉停止時の反応度と原子炉運転時の反応度との
差が小さくなり炉停止余裕を増加させることができる。Furthermore, Figure 6 shows the difference between the reactivity during reactor shutdown and the reactivity during reactor operation in the upper region where natural uranium pellets 14 are sealed, and the dotted line indicates the reactivity of the conventional reactor fuel assembly. In this case, the solid line is for the reactor fuel assembly 1 of this embodiment. The effect of reducing the reactivity in the upper region by disposing natural uranium in the fuel assembly 1 is greater when the reactor is shut down than when the reactor is operating. Furthermore, since the MOX fuel rod 10 with natural uranium disposed at the upper end is arranged around the water rod W in the fuel assembly 1, the neutron spectrum at the center of the fuel assembly 1 is softened. Therefore, the difference between the reactivity when the reactor is shut down and the reactivity when the reactor is in operation is reduced, and the reactor shutdown margin can be increased.
本実施例において、天然ウランを配した上部領域では核
***性物質の重量割合が減少するが０．この上部領域は
燃料有効部の１７８と軸方向上わずかであり、かつ原子
炉運転時には出力の小さい領域であるので原子炉運転時
の反応度を損うことはない。さらに、燃料集合体の内側
に天然ウランを配したＭＯＸ燃料棒１０を配置したため
、高出力の出る外周部に相対的に反応度の高い燃料棒が
配置されることになり、外周部のＵ−２３５が良く燃焼
し、燃焼効率を高めることができる。In this example, in the upper region where natural uranium is placed, the weight percentage of fissile material decreases by 0. This upper region is slightly smaller in the axial direction than the fuel effective portion 178, and is a region with a small output during nuclear reactor operation, so it does not impair the reactivity during reactor operation. Furthermore, since the MOX fuel rods 10 containing natural uranium are arranged inside the fuel assembly, the fuel rods with relatively high reactivity are arranged at the outer periphery where high output is produced. 235 burns well and can improve combustion efficiency.
次に本発明による原子炉燃料集合体の第２の実施例を説
明する。Next, a second embodiment of the nuclear reactor fuel assembly according to the present invention will be described.
第７図においてチャンネル６内にウォータロッドＷ、ウ
ラン燃料棒７、ＭＯＸ燃料棒の、１８が配置され燃料集
合体１６が構成されている。In FIG. 7, a water rod W, a uranium fuel rod 7, and a MOX fuel rod 18 are arranged in a channel 6 to form a fuel assembly 16.
〜ＩＯＸ燃料棒１８は第９図に示すように燃料棒の燃料
有効部の頂部の境界工から燃料有効部の下端までの約６
７２４となる境界■まで天然ウランペレット１４が封入
され、境界■より下部はＭＯＸベレット１１が封入され
ている。このＭＯＸ燃料棒の８はウォータロッドＷに面
した部分に４本配置されている。~The IOX fuel rod 18 is approximately 6 6mm wide from the boundary at the top of the fuel effective part of the fuel rod to the bottom end of the fuel effective part as shown in FIG.
Natural uranium pellets 14 are sealed up to the boundary (■), which is 724, and MOX pellets 11 are sealed below the boundary (■). Four MOX fuel rods 8 are arranged in the portion facing the water rod W.
また、第８図に第７図の燃料集合体１６の変更例を示す
。第８図の燃料集合体１７は燃料集合体１６に配された
４本のＭＯＸ燃料棒１８の配置位置を変更したものであ
る。Further, FIG. 8 shows a modification of the fuel assembly 16 shown in FIG. 7. The fuel assembly 17 shown in FIG. 8 is obtained by changing the arrangement positions of the four MOX fuel rods 18 arranged in the fuel assembly 16.
次にこのような燃料集合体１６．１７の諸特性を第１０
図に示す。Next, various characteristics of such a fuel assembly 16 and 17 are expressed as 10th.
As shown in the figure.
第１０図は燃料集合体１６．１７の燃料上部領域断面に
おける原子炉停止時の反応度と原子炉運転時の反応度の
差を示すものであり、破線は従来の燃料集合体の場合、
実線は燃料集合体１６の場合、−点鎖線は燃料集合体１
７の場合を示す。第１０図に示すように、燃料集合体１
６□１７とも従来の燃料集合体に比べて上部領域断面に
おける原子炉停止時の反応度と原子炉運転時の反応度差
は減少しているが、第６図に示した上記実施例はど減少
していない。しかしながら、燃料集合体１６．１７のＭ
ＯＸ燃料棒１８はＭＯＸ燃籾棒１０よりも広範囲の境界
■まで天然ウランペレット１４が封入されているので、
天然ウランペレット１４の封入による核***性物質の重
□□□割合の減少分を第６図に示した上記実施例と同程
度とすることができる。従って本実施例においても原子
炉停止時の上部領域の出力抑制を図ることができる。Figure 10 shows the difference between the reactivity during reactor shutdown and the reactivity during reactor operation in the cross section of the upper fuel region of fuel assemblies 16 and 17.
The solid line is for fuel assembly 16, and the - dotted line is for fuel assembly 1.
7 is shown. As shown in FIG. 10, the fuel assembly 1
In both cases 6□17, the difference in reactivity at the time of reactor shutdown and during reactor operation in the cross section of the upper region is reduced compared to the conventional fuel assembly. It has not decreased. However, M of fuel assembly 16.17
Since the OX fuel rod 18 is filled with natural uranium pellets 14 up to the boundary ■ which is wider than the MOX fuel rod 10,
The reduction in the weight ratio of fissile material due to the inclusion of the natural uranium pellets 14 can be made comparable to that of the above embodiment shown in FIG. Therefore, in this embodiment as well, it is possible to suppress the output in the upper region when the nuclear reactor is shut down.
なお上記第１および第２の実施例においては、燃料有効
部の頂部から１／８ 、６／２４の所定範囲にウランペ
レット１４を配した例を示したが、燃料有効部の頂部か
ら２７２４〜６／２４の範囲であれば天然ウランペレッ
ト１４を配する範囲は適宜選択できる。In the first and second embodiments described above, the uranium pellets 14 were arranged in a predetermined range of 1/8 and 6/24 from the top of the fuel effective part, but from As long as it is within the range of 6/24, the range in which the natural uranium pellets 14 are placed can be selected as appropriate.
また天然ウランペレット１４を配したＭＯＸ燃料棒の本
数も適宜選択可能である。Further, the number of MOX fuel rods arranged with natural uranium pellets 14 can be selected as appropriate.
次に第１１図および第１２図に本発明による原子炉燃料
集合体の第３および第４の実施例を示す。Next, FIGS. 11 and 12 show third and fourth embodiments of nuclear reactor fuel assemblies according to the present invention.
第３および第４の実施例においては、燃料集合体の軸方
向断面における各燃料棒の濃度を示し説明する。In the third and fourth embodiments, the concentration of each fuel rod in the axial cross section of the fuel assembly will be shown and explained.
第１１図は原子炉燃料集合体の第３の実施例を示すもの
であり、軸方同各断面における燃料棒のウランの濃縮度
分布、プルトニウムの富化度分布、ガドリニアの分布を
示したものである。図に示すようにチャンネル６内に濃
縮度の異なるウラン燃料棒２１，２２．２３およびガド
リニア人ウラン燃料棒ＧおよびＭＯＸ燃料棒Ｐ１が配置
され燃料集合体２０が構成されている。なお第１１ｂ図
および第１１ｃ図中符号Ｗはウォータロッドである。Figure 11 shows the third embodiment of the reactor fuel assembly, and shows the uranium enrichment distribution, plutonium enrichment distribution, and gadolinia distribution of the fuel rods in each axial cross section. It is. As shown in the figure, uranium fuel rods 21, 22, 23 having different enrichments, Gadolinian uranium fuel rods G, and MOX fuel rods P1 are arranged in a channel 6 to form a fuel assembly 20. Note that the symbol W in FIGS. 11b and 11c represents a water rod.
また、ウラン燃料棒のうち燃料有効部の上端から燃料有
効部の１／２４：での上端部２０Ｇおよび同じく下端か
ら燃料有効部の１／２４までの下端部２０Ｃは天然ウラ
ンペレットＮによって置き換えられている。In addition, the upper end 20G of the uranium fuel rod from the upper end of the effective fuel part to 1/24 of the effective fuel part and the lower end 20C of the uranium fuel rod from the lower end to 1/24 of the effective fuel part are replaced by natural uranium pellets N. ing.
本実施例によればウラン燃料棒の上端部および下端部は
天然ウランペレットＮによって置き換えられているので
、燃料棒の上部において原子炉停止時の出力抑制を図る
ことができる。また燃料棒の下部においても中性子の洩
れを減らし、相対的に燃料利用率の高い中央部の濃縮度
を上げることができ、燃料経済性の向上を図ることがで
きる。According to this embodiment, since the upper and lower ends of the uranium fuel rods are replaced with natural uranium pellets N, it is possible to suppress the output at the time of reactor shutdown in the upper part of the fuel rods. Furthermore, it is possible to reduce the leakage of neutrons in the lower part of the fuel rod and increase the enrichment in the central part where the fuel utilization rate is relatively high, thereby improving fuel economy.
次に本発明による原子炉燃料集合体の第４の実施例を示
す。Next, a fourth embodiment of the nuclear reactor fuel assembly according to the present invention will be described.
第１２図は第１１図と同様燃料集合体の軸方同各断面に
おけるウランの濃縮度分布、プルトニウムの富化度分布
、ガドリニア濃度分布を示したものである。図に示すよ
うにチャンネル６内に濃縮度の異なるウラン燃料棒３１
．３２、ガドリニア人ウラン燃料棒Ｇおよび富化度の異
なるＭＯＸ燃料棒Ｐ、Ｐ、Ｐ３が配置され燃料集合体３
０が構成されている。なお第１２ｂ図、第１２Ｃ図、第
１２ｄ図、および第１２８図生得号Ｗはウォータロッド
である。Similar to FIG. 11, FIG. 12 shows the uranium enrichment distribution, plutonium enrichment distribution, and gadolinia concentration distribution in each axial cross section of the fuel assembly. As shown in the figure, uranium fuel rods 31 with different enrichments are installed in channel 6.
．． 32. Fuel assembly 3 in which Gadolinian uranium fuel rods G and MOX fuel rods P, P, P3 with different enrichments are arranged.
0 is configured. Note that the original number W in Figures 12b, 12C, 12d, and 128 is a water rod.
また、ウラン燃料棒３１．３２．Ｇ、については端部か
ら燃料有効部の１／２４までの範囲の上端部および下端
部３０Ｂが天然ウランペレットＮによって置き換えられ
ている。さらにまたウラン燃料棒のうち断面中央付近の
８本のウラン燃料棒（第１２Ｃ図の符号Ｎ）については
上端から４７２４の範囲３０８．３０Ｇまで天然ウラン
ペレットＮによって置き換えられている。Also, uranium fuel rods 31.32. Regarding G, the upper and lower ends 30B of the range from the end to 1/24 of the fuel effective area are replaced by natural uranium pellets N. Furthermore, among the uranium fuel rods, eight uranium fuel rods near the center of the cross section (number N in FIG. 12C) are replaced with natural uranium pellets N up to the range 308.30G of 4724 from the upper end.
本実施例によればウラン燃料棒の上端部が天然ウランペ
レットによって置き換えられているので、燃料棒の上部
において原子炉停止時の出力抑制を図ることができる。According to this embodiment, since the upper ends of the uranium fuel rods are replaced with natural uranium pellets, it is possible to suppress the output at the time of reactor shutdown in the upper parts of the fuel rods.
また燃料棒の下部においても、中性子の洩れを減らし相
対的に燃料利用率の高い中央部の濃縮度を上げることが
でき、燃料経済性の向上を図ることができる。また、ウ
ランの平均濃縮度を燃料の下半分（第１２ｄ図）から下
半分く第１２ｅ図）へ上昇させているので、冷態時に燃
料上部の未臨界度が浅くなる現象を抑えることができる
。Further, even in the lower part of the fuel rod, it is possible to reduce the leakage of neutrons and increase the enrichment in the central part where the fuel utilization rate is relatively high, thereby improving fuel economy. In addition, since the average enrichment of uranium is increased from the lower half of the fuel (Figure 12d) to the lower half (Figure 12e), it is possible to suppress the phenomenon in which the subcriticality in the upper part of the fuel becomes shallow when it is cold. .
なお、上記各実施例において燃料棒の上端部または下端
部を天然ウランペレットで置き換えた例を示したが、天
然ウランペレットの代わりにウラン濃縮工程で３１生す
る濃縮度の低い劣化ウランペレットを用いてもよい。こ
の劣化ウランは現在はとんど未使用状態で保管されてい
ることから、資源の有効利用に役立てることができる。In each of the above embodiments, an example was shown in which the upper end or lower end of the fuel rod was replaced with natural uranium pellets, but instead of natural uranium pellets, depleted uranium pellets with a low enrichment level produced in the uranium enrichment process were used. You can. Since this depleted uranium is currently stored in an unused state, it can be used to effectively utilize resources.
（発明の効果〕
本発明によれば、ウラン燃料棒およびＭＯＸ燃料棒の水
部または一部の燃料棒の上端部が低濃縮ウランペレット
で置き換えられているので、とりわけ燃料棒上部におい
て原子炉停止時の出力抑制を図ることができ、炉停止余
裕を増加させることができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the water parts of uranium fuel rods and MOX fuel rods or the upper ends of some of the fuel rods are replaced with low enriched uranium pellets, so that the nuclear reactor is stopped, especially at the upper part of the fuel rods. It is possible to suppress the output during the operation, and increase the margin for reactor shutdown.
第１図乃至第６図は本発明による原子炉燃料集合体の第
１の実施例を示す図であり第１図はその断面図、第２図
は通常のＭＯＸ燃料棒を示す側断面図、第３図は境界■
までの上端部が天然ウランペレットで置き換えられたＭ
ＯＸ燃料棒の水す側断面図、第４図はウラン燃料棒を示
す側断面図、第５図は軸方向の相対出力分布を示す図、
第６図は原子炉停止時と原子炉運転時の反応度の斧を示
す図、第７図乃至第１０図は原子炉燃料集合体の第２の
実施例を示す図であり、第７図および第８図はその断面
図、第９図は境界■までの上端部が天然ウランペレット
で置き換えられたＭＯＸ燃料棒を示す側断面図、第１０
図は上部領域断面における原子炉停止時と原子炉運転時
の反応度の差を示す図、第１１ａ図は原子炉燃料集合体
の第３の実施例を示す側面図、第１１ｂ図は第１１８図
Ｂ−Ｂ線断面図、第１１ｃ図は第１１ａ図Ｃ−Ｃ線断面
図、第１１ｄ図は各燃料棒の濃度を示す図、第１２ａ図
は原子炉燃料集合体の第４の実施例を示す側面図、第１
２ｂ図は第１２ａ図Ｂ−Ｂ線断面図、第１２ｃ図は第１
２８図ｃ−ｃｍ断面図、第１２ｄ図は第１２８図Ｄ−Ｄ
Ｉ断面図、第１２ｅ図は第１２ａ図Ｅ−Ｅ線断面図、第
１２ｆ図は各燃料棒のｃＪ度を示す図、第１３図および
第１４図は従来の原子炉燃料集合体を示す図である。
１・・・原子炉燃料集合体、６・・・チャンネル、７・
・・ウラン燃料棒、８・・・ＭＯＸ燃料棒の水０・・・
上端部を天然ウランペレットで置き換えたＭＯＸ燃料棒
、１６．１７・・・原子炉燃料集合体、１８・・・上端
部を天然ウランペレットで置き換えたＭＯＸ燃料棒の水
０・・・原子炉燃料集合体、２１，２２．２３・・・ウ
ラン燃料棒、３０・・・原子炉燃料集合体、３１゜３２
・・・ウラン燃料棒、Ｇ・・・ガドリニア人ウラン燃料
棒、Ｐ、Ｐ、Ｐ３・・・ＭＯＸ燃料棒、Ｎ・・・天然ウ
ランペレット。
出願人代理人 佐 藤 −雄
第１図
第２図 第３図 第４図
第８図
第９図
第１０図
第１１ａ図
第１１ｂ図
第１１ｃ図
第１１ｄ図
第１２ａ図
第１２ｂ図
第１２ｃ図
第１２ｄ図
第１２ｅ図
第１２ｆ図
第１３図
第１４図1 to 6 are views showing a first embodiment of a nuclear reactor fuel assembly according to the present invention, with FIG. 1 being a sectional view thereof, and FIG. 2 being a side sectional view showing a normal MOX fuel rod. Figure 3 is the boundary■
M in which the upper end of up to was replaced with natural uranium pellets
FIG. 4 is a side sectional view showing the uranium fuel rod, FIG. 5 is a diagram showing the relative power distribution in the axial direction,
FIG. 6 is a diagram showing axes of reactivity during reactor shutdown and reactor operation, FIGS. 7 to 10 are diagrams showing a second embodiment of the reactor fuel assembly, and FIG. and FIG. 8 is a cross-sectional view thereof, FIG. 9 is a side cross-sectional view showing a MOX fuel rod whose upper end up to the boundary ■ has been replaced with natural uranium pellets, and FIG.
Figure 11a is a side view showing the third embodiment of the reactor fuel assembly, Figure 11b is a diagram showing the difference in reactivity during reactor shutdown and reactor operation in the upper region cross section, Figure 11c is a sectional view taken along line C-C in Figure 11a, Figure 11d is a diagram showing the concentration of each fuel rod, and Figure 12a is a fourth embodiment of the reactor fuel assembly. Side view showing 1st
Figure 2b is a sectional view taken along the line B-B in Figure 12a, and Figure 12c is a cross-sectional view of Figure 12a.
Figure 28 c-cm sectional view, Figure 12d is Figure 128 D-D
12e is a sectional view taken along line E-E in FIG. 12a, FIG. 12F is a diagram showing the cJ degree of each fuel rod, and FIGS. 13 and 14 are diagrams showing a conventional nuclear reactor fuel assembly. It is. 1... Nuclear reactor fuel assembly, 6... Channel, 7...
...Uranium fuel rod, 8...MOX fuel rod water 0...
MOX fuel rod whose upper end was replaced with natural uranium pellets, 16.17... Nuclear reactor fuel assembly, 18... Water of MOX fuel rod whose upper end was replaced with natural uranium pellets 0... Reactor fuel Assembly, 21, 22. 23... Uranium fuel rod, 30... Reactor fuel assembly, 31° 32
...Uranium fuel rod, G...Gadolinian uranium fuel rod, P, P, P3...MOX fuel rod, N...Natural uranium pellet. Applicant's agent Mr. Sato Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11a Figure 11b Figure 11c Figure 11d Figure 12a Figure 12b Figure 12c Figure 12d Figure 12e Figure 12f Figure 13 Figure 14
Claims (1)
Ｘペレットが封入されたＭＯＸ燃料棒とを、複数本束ね
て構成した原子炉燃料集合体において、前記ウラン燃料
棒および前記ＭＯＸ燃料棒の全部または一部の燃料棒の
上端部が低濃縮ウランペレットで置き換えられているこ
とを特徴とする原子炉燃料集合体。 ２、ウラン燃料棒およびＭＯＸ燃料棒の全部または一部
の燃料棒の下端部が低濃縮ウランペレットで置き換えら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の原子炉燃料集合体。 ３、低濃縮ウランペレットは天然ウランペレットである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の原子炉
燃料集合体。 ４、低濃縮ウランペレットは劣化ウランペレットである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の原子炉
燃料集合体。[Claims] 1. A uranium fuel rod filled with uranium pellets, and an MO
In a nuclear reactor fuel assembly configured by bundling a plurality of MOX fuel rods in which X pellets are enclosed, the upper ends of all or some of the uranium fuel rods and the MOX fuel rods are made of low enriched uranium pellets. A nuclear reactor fuel assembly characterized in that it is replaced with. 2. The nuclear reactor fuel assembly according to claim 1, wherein the lower ends of all or some of the uranium fuel rods and MOX fuel rods are replaced with low enriched uranium pellets. . 3. The reactor fuel assembly according to claim 1, wherein the low enriched uranium pellets are natural uranium pellets. 4. The reactor fuel assembly according to claim 1, wherein the low enriched uranium pellets are depleted uranium pellets.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150518A JPS636492A (en) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | Nuclear-reactor fuel aggregate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150518A JPS636492A (en) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | Nuclear-reactor fuel aggregate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS636492A true JPS636492A (en) | 1988-01-12 |
Family
ID=15498609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61150518A Pending JPS636492A (en) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | Nuclear-reactor fuel aggregate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS636492A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03243889A (en) * | 1990-02-22 | 1991-10-30 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Fuel assembly for boiling water reactor |
| JP2005509175A (en) * | 2000-04-06 | 2005-04-07 | アジェーエミ−アカデミア デ ジナスチカ モベル リミタダ | Rhythm device, rhythm accompaniment method and electronic transducer |
-
1986
- 1986-06-26 JP JP61150518A patent/JPS636492A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03243889A (en) * | 1990-02-22 | 1991-10-30 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Fuel assembly for boiling water reactor |
| JP2005509175A (en) * | 2000-04-06 | 2005-04-07 | アジェーエミ−アカデミア デ ジナスチカ モベル リミタダ | Rhythm device, rhythm accompaniment method and electronic transducer |
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