JP3115392B2 - Fuel assembly for boiling water reactor - Google Patents
Fuel assembly for boiling water reactorInfo
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- JP3115392B2 JP3115392B2 JP04004934A JP493492A JP3115392B2 JP 3115392 B2 JP3115392 B2 JP 3115392B2 JP 04004934 A JP04004934 A JP 04004934A JP 493492 A JP493492 A JP 493492A JP 3115392 B2 JP3115392 B2 JP 3115392B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉(BW
R)用燃料集合体に係わり、特に、適用できるウラン最
高濃縮度に制約があるときに、高燃焼度化によって燃料
経済性向上を達成するのに好適な燃料集合体に関する。The present invention relates to a boiling water reactor (BW).
The present invention relates to a fuel assembly for R), and particularly to a fuel assembly suitable for achieving improved fuel economy by increasing burnup when there is a restriction on the maximum uranium enrichment that can be applied.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、軽水型原子炉では燃料経済性向上
と廃棄物量低減(燃料体取出数低減)が重要な課題とな
っている。この燃料経済性向上、燃料体取出数低減に
は、燃料集合体の取出燃焼度を大きくする(高燃焼度
化)ことが効果的である。2. Description of the Related Art In recent years, in light water reactors, improvement of fuel economy and reduction of waste amount (reduction of the number of taken out fuel bodies) have become important issues. In order to improve the fuel economy and reduce the number of fuel assemblies to be taken out, it is effective to increase the take-up burnup of the fuel assembly (to increase the burnup).
【0003】燃料集合体の取出燃焼度を大きくするため
には、炉心に装荷する新燃料集合体ウランペレットのウ
ラン−235割合を大きくする、すなわち新燃料集合体
平均のウラン濃縮度を高めることが必要である。[0003] In order to increase the discharge burnup of the fuel assemblies, it is necessary to increase the uranium-235 ratio of the uranium pellets of the new fuel assemblies loaded in the core, that is, to increase the average uranium enrichment of the new fuel assemblies. is necessary.
【0004】しかしながら、このようにして高燃焼度化
させると、まず、原子炉内に、燃焼度差が大きく異なる
燃料集合体が相隣りあって、つまり、反応度、発生出力
が大きく異なる燃料集合体が相隣りあって存在すること
になり、集合体出力差、すなわち炉心半径方向の出力ピ
ーキング係数が大きくなる。次に、高燃焼度化するため
ウラン濃縮度を高くすると、サイクル初期の過剰反応度
を押さえるため、可燃性毒物(Gd など)の濃度を高
く、本数を多くする必要があり、このときには燃料集合
体内の出力ピーキング、つまりローカルピーキング係数
が大きくなる。However, when the burnup is increased in this way, first, fuel assemblies having greatly different burnups are adjacent to each other in the reactor, that is, fuel assemblies having greatly different reactivity and generated output. Since the bodies are present next to each other, the aggregate power difference, that is, the power peaking coefficient in the core radial direction increases. Next, if the uranium enrichment is increased to increase the burnup, the excess reactivity at the beginning of the cycle is suppressed, and the concentration of burnable poisons (Gd, etc.) must be increased and the number of burnable poisons must be increased. The output peaking in the body, that is, the local peaking coefficient increases.
【0005】このように高燃焼度化させると径方向出力
ピーキング係数、ローカルピーキング係数が大きくなる
ため、燃料の熱的制限条件である最大線出力密度 (MLHG
R, Maximam Linear Heat Generation Ratio)や限界出力
比(MCPR, Minimum CriticalRatio) が厳しくなる。こ
の最大線出力密度などを小さく押さえるために、沸騰水
型原子炉では燃料集合体のウラン濃縮度分布をコントロ
ールしている。ウラン濃縮度分布をコントロールする一
般的手法としては、例えば、特開平1−178893号
公報の第6図、特公昭64−28587号公報の第5図
及び第6図、特開昭63−271192号公報の第9
図、特開昭63−311195号公報の第1図等に示す
ように、比較的中性子減速が起こりやすく、同じウラン
濃縮度としても出力が大きくなりやすい燃料集合体の最
外層、特にそのコーナー部付近の燃料棒の濃縮度を低く
する方法がある。When the burnup is increased as described above, the radial output peaking coefficient and the local peaking coefficient increase, so that the maximum linear power density (MLHG), which is a thermal limitation condition of the fuel, is obtained.
R, Maximam Linear Heat Generation Ratio) and the critical output ratio (MCPR, Minimum CriticalRatio) become severe. In order to keep the maximum linear power density etc. small, the boiling water reactor controls the uranium enrichment distribution of the fuel assemblies. General methods for controlling the uranium enrichment distribution include, for example, those shown in FIG. 6 of JP-A-1-178893, FIGS. 5 and 6 of JP-B-64-28587, and JP-A-63-271192. Publication Number 9
As shown in FIG. 1 and FIG. 1 of JP-A-63-31195, the outermost layer of a fuel assembly, in which neutron deceleration is relatively likely to occur and the output is likely to increase even with the same uranium enrichment, particularly its corners There is a method of lowering the enrichment of the nearby fuel rods.
【0006】また、サイクル初期の過剰反応度を抑える
ためにガドリニア(可燃性毒物)を添加した燃料棒で
は、ウランのみの燃料棒に比べ燃料棒の熱伝導度が数%
悪くなる。このため、たとえ出力が同じ場合でも燃料棒
中心温度が高くなり、安全上好ましくないので、ウラン
濃縮度を低くしている。In addition, fuel rods to which gadolinia (burnable poison) is added in order to suppress excessive reactivity at the beginning of the cycle have a thermal conductivity of several% compared to fuel rods containing only uranium.
become worse. Therefore, even if the output is the same, the fuel rod center temperature becomes high, which is not preferable for safety. Therefore, the uranium enrichment is lowered.
【0007】一方、現在の製造技術では、燃料集合体に
適用できるウラン最高濃縮度に5.0wt%という制約
があり、このため燃料集合体のウラン濃縮度分布をコン
トロールするのが非常に難しくなっている。適用できる
ウラン最高濃縮度に制約があるときに高燃焼度化を図る
従来技術として、上記特開昭64−28587号公報が
ある。この従来技術では、燃料集合体の最外層の濃縮度
を低くすると共に、燃料集合体の平均濃縮度を高めるた
め、ガドリニア入り燃料棒のウラン濃縮度を燃料集合体
で使用されているウランの中で最高濃縮度とし、かつガ
ドリニア入り燃料棒の燃料有効長を短くして、ウラン濃
縮度を最高としたために生じる出力上昇による内圧の上
昇を抑制している。On the other hand, in the current production technology, there is a restriction that the maximum uranium enrichment applicable to the fuel assembly is 5.0 wt%, and it is very difficult to control the uranium enrichment distribution of the fuel assembly. ing. As a conventional technique for increasing the burnup when there is a restriction on the applicable maximum uranium enrichment, there is JP-A-64-28587 described above. In this prior art, in order to lower the enrichment of the outermost layer of the fuel assembly and increase the average enrichment of the fuel assembly, the uranium enrichment of the gadolinia-containing fuel rod is determined by the uranium enrichment used in the fuel assembly. And the effective fuel length of the fuel rod containing gadolinia is shortened to suppress an increase in internal pressure due to an increase in output caused by maximizing uranium enrichment.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、まず、
特開昭64−28587号公報以外の従来技術をウラン
濃縮度を高め、高燃焼度を図る技術に適用した場合、ガ
ドリニア入り燃料棒の濃縮度を高くできないことが直接
平均濃縮度に影響し、高燃焼度化が困難であるという問
題があった。However, first of all,
When a conventional technique other than JP-A-64-28587 is applied to a technique for increasing uranium enrichment and achieving high burnup, the fact that enrichment of a fuel rod containing gadolinia cannot be increased directly affects the average enrichment, There is a problem that it is difficult to increase the burnup.
【0009】また、特開昭64−28587号公報に記
載の従来技術では、ガドリニア入り燃料棒のウラン濃縮
度を最高濃縮度とするためその燃料有効長を短くすると
いう犠牲を払っており、今までの仕様の燃料棒が使用で
きなくなるなどの設計上の不都合が生じると共に、燃料
装荷量が減少する問題があった。また、熱伝導度が悪い
ガドリニア入り燃料棒の中心温度の上昇は防止できない
ので、熱的制限値をクリアできなくなるという問題があ
った。In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-28587, the uranium enrichment of a gadolinia-containing fuel rod is made the highest enrichment, at the expense of shortening the active fuel length. In addition to the above, there are problems in design such as the inability to use fuel rods having the specifications described above, and a problem that the fuel loading amount is reduced. In addition, since a rise in the center temperature of the fuel rod containing gadolinia having poor thermal conductivity cannot be prevented, there is a problem that the thermal limit value cannot be cleared.
【0010】本発明の目的は、ウラン最高濃縮度に制約
が課せられた場合に、可燃性毒物を添加した燃料棒に問
題を生じることなく、平均ウラン濃縮度を高めて高燃焼
度化を図り、しかも最大線出力密度などの熱的制限値を
クリアできる沸騰水型原子炉用燃料集合体を提供するこ
とである。[0010] It is an object of the present invention to increase the average uranium enrichment and increase the burnup without causing a problem in the fuel rods to which the burnable poison is added when the maximum uranium enrichment is restricted. Further, it is an object of the present invention to provide a boiling water reactor fuel assembly that can satisfy thermal limits such as the maximum linear power density.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数の燃料棒と水ロッドを有し、前記複
数の燃料棒は可燃性毒物を含む燃料棒を含み、その可燃
性毒物を含む燃料棒は可燃性毒物の濃度が全て同じであ
る沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記燃料棒の
配列が10行10列以上であり、前記燃料集合体の4コ
ーナー部にある4〜12本の燃料棒及び可燃性毒物を含
む燃料棒を除いた燃料棒は、燃料有効長の2/3以上の
領域でのウラン濃縮度が一様に燃料集合体で最高の値で
あり、その他の燃料棒のウラン濃縮度はこれより小さ
く、かつ前記水ロッドに面する燃料棒は全て前記可燃性
毒物を含む燃料棒であり、前記可燃性毒物を含む燃料棒
の総本数のうち1/2以上が前記水ロッドに面している
ものである。Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the present invention may have a plurality of fuel rods and water rods, the double
The number of fuel rods includes fuel rods containing burnable poisons,
Fuel rods containing toxic poisons have the same concentration of flammable poisons.
In the boiling water reactor fuel assembly, the fuel rods
The fuel rods having an arrangement of 10 rows and 10 columns or more and excluding 4 to 12 fuel rods and fuel rods containing burnable poisons at the four corners of the fuel assembly are 2 or more of the active fuel length. The uranium enrichment in the region is uniformly the highest value in the fuel assembly, the uranium enrichment of the other fuel rods is lower than this, and all the fuel rods facing the water rod are flammable.
A fuel rod containing a poison, wherein at least 1/2 of the total number of fuel rods containing the burnable poison faces the water rod.
【0012】好ましくは、前記最高ウラン濃縮度は、
5.0wt%と4.9wt%の間である。 Preferably, the maximum uranium enrichment is
Ru der between 5.0wt% and 4.9wt%.
【0013】一実施例において、前記燃料集合体の4コ
ーナー部にある12本の燃料棒の平均ウラン濃縮度は前
記最高ウラン濃縮度の0.80から0.86の間にあ
り、前記最高ウラン濃縮度が5.0wt%と4.9wt
%の間である場合、前記燃料集合体の4コーナー部にあ
る12本の燃料棒の平均ウラン濃縮度は3.9wt%か
ら4.3wt%の間にある。In one embodiment, the average uranium enrichment of the twelve fuel rods at the four corners of the fuel assembly is between 0.80 and 0.86 of the maximum uranium enrichment, Concentrations of 5.0 wt% and 4.9 wt%
%, The average uranium enrichment of the twelve fuel rods at the four corners of the fuel assembly is between 3.9 wt% and 4.3 wt%.
【0014】他の実施例において、前記燃料集合体の4
コーナー部にある12本の燃料棒のうち、4コーナー部
そのものに位置する4本の燃料棒の平均ウラン濃縮度は
前記最高ウラン濃縮度の0.70から0.76の間にあ
り、前記最高ウラン濃縮度が5.0wt%と4.9wt
%の間である場合、前記燃料集合体の4コーナー部その
ものに位置する4本の燃料棒の平均ウラン濃縮度が3.
4wt%から3.8wt%の間にある。In another embodiment, the fuel assembly 4
The average uranium enrichment of the four fuel rods located at the four corners of the twelve fuel rods at the corners is between the maximum uranium enrichment of 0.70 and 0.76, Uranium enrichment of 5.0 wt% and 4.9 wt%
%, The average uranium enrichment of the four fuel rods located at the four corners of the fuel assembly itself is 3.
It is between 4 wt% and 3.8 wt%.
【0015】また他の実施例において、前記可燃性毒物
を含む燃料棒の平均ウラン濃縮度が前記最高ウラン濃縮
度の0.84から0.96の間にあり、前記最高ウラン
濃縮度が5.0wt%と4.9wt%の間である場合、
前記可燃性毒物を含む燃料棒の平均ウラン濃縮度は4.
1wt%から4.8wt%の間にある。In another embodiment, the average uranium enrichment of the fuel rod containing the burnable poison is between 0.84 and 0.96 of the maximum uranium enrichment, and the maximum uranium enrichment is 5. If it is between 0 wt% and 4.9 wt%,
The average uranium enrichment of the fuel rod containing the burnable poison is 4.
It is between 1 wt% and 4.8 wt%.
【0016】[0016]
【作用】燃料棒の配列が10行10列以上の燃料集合体
では、水ロッドのまわりに可燃性毒物を含む燃料棒の総
本数のうち1/2以上を配置すると、水ロッドまわりの
燃料棒のほぼ全てが可燃性毒物入燃料棒となる。このた
め本発明においては、上記構成を採用することにより、
コーナー部にある4〜12本の燃料棒、水ロッド周りの
燃料棒及び可燃性毒物を含む燃料棒を除いた燃料棒のウ
ラン濃縮度が一様に燃料集合体で最高の値となり、ウラ
ン最高濃縮度に制約が課せられた場合に、最大線出力密
度などの熱的制限値をクリアしながら燃料集合体平均の
ウラン濃縮度を高めて高燃焼度化を図ることができる。In a fuel assembly having a fuel rod arrangement of 10 rows and 10 columns or more, if at least 1/2 of the total number of fuel rods containing burnable poisons is arranged around the water rod, the fuel rods around the water rod will Almost all become burnable poisoned fuel rods. Therefore, in the present invention, by adopting the above configuration,
The uranium enrichment of the fuel rods excluding the fuel rods at the corners, excluding 4 to 12 fuel rods, the fuel rods around the water rod, and the fuel rods containing burnable poisons, becomes the highest value in the fuel assembly uniformly, and When a restriction is imposed on the enrichment, it is possible to increase the uranium enrichment on the average of the fuel assembly while clearing a thermal limit value such as the maximum linear output density, thereby achieving high burnup.
【0017】また、燃料有効長の2/3以上の領域での
ウラン濃縮度を一様に最高の値とすることにより、中性
子の漏れの多い燃料有効長の上端部及び下端部に低濃縮
度の燃料、特に天然ウランを装荷することができ、これ
により効率良く燃料を燃やし、高燃焼度化を図ることが
できる。In addition, by uniformly setting the uranium enrichment in the region equal to or more than two-thirds of the active fuel length to the highest value, the low enrichment at the upper end and lower end of the active fuel length with a large amount of neutron leakage is obtained. , Particularly natural uranium, can be loaded, thereby efficiently burning the fuel and increasing the burnup.
【0018】燃料集合体の各コーナーの1本、合計4本
の平均ウラン濃縮度が前記最高ウラン濃縮度の0.70
から0.76の間となるように構成するか、又は燃料集
合体の4コーナー部にある12本の燃料棒の平均ウラン
濃縮度が前記最高ウラン濃縮度の0.80から0.86
の間となるように構成することにより、燃料集合体周辺
部、特にコーナー部での中性子減速効果を考慮して、線
出力密度などの熱的制限値を満足し、出力ピーキングを
他の位置にあるウランのみを含む燃料棒と同等にするこ
とができる。The average uranium enrichment of four fuel rods, one at each corner of the fuel assembly, is 0.70 of the maximum uranium enrichment.
Or 0.76, or the average uranium enrichment of the twelve fuel rods at the four corners of the fuel assembly is 0.80 to 0.86 of the maximum uranium enrichment.
By satisfying the thermal limit values such as the linear power density in consideration of the neutron moderating effect at the periphery of the fuel assembly, especially at the corners, the output peaking is set at another position. It can be equivalent to a fuel rod containing only certain uranium.
【0019】可燃性毒物を含む燃料棒の平均ウラン濃縮
度が前記最高ウラン濃縮度の0.84から0.96の間
となるように構成することにより、可燃性毒物を含む燃
料棒のローカルピーキングを可燃性毒物が燃え尽きる第
1サイクルの末期において、その他の燃料棒のローカル
ピーキングより数%以上小さくなるようにすることがで
き、これにより燃料棒の熱伝導度が悪い可燃性毒物を添
加した燃料棒を、その他の可燃性毒物を含まない通常の
ウラン燃料棒出力と同じ燃料棒中心温度とすることがで
きる。By configuring the average uranium enrichment of the fuel rod containing the burnable poison to be between the maximum uranium enrichment of 0.84 and 0.96, the local peaking of the fuel rod containing the burnable poison can be achieved. At the end of the first cycle in which the burnable poison is burned out, it can be made several percent or more smaller than the local peaking of the other fuel rods, so that the fuel to which the burnable poison has poor thermal conductivity of the fuel rod is added. The rods can be at the same rod center temperature as normal uranium fuel rod output without other burnable poisons.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明の第1の実施例になる燃料集合
体を示す図である。この第1の実施例では燃料棒が10
行10列に配列されている。本実施例では、燃料集合体
10の最高ウラン濃縮度を5.0wt%としている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a fuel assembly according to a first embodiment of the present invention. In this first embodiment, the fuel rods
They are arranged in rows and 10 columns. In this embodiment, the maximum uranium enrichment of the fuel assembly 10 is 5.0 wt%.
【0021】図1において、本実施例の燃料集合体10
は、複数の燃料棒20,21,22,23と、4本の水
ロッド30とを有し、これら燃料棒20〜23および水
ロッド30はチャンネルボックス31内に配置されてい
る。これら燃料棒のうち、燃料棒21,22は燃料集合
体10の4コーナー部にある12本の燃料棒であり、燃
料棒23は可燃性毒物(Gd など)を含む燃料棒であ
り、燃料棒20はそれ以外の燃料棒である。燃料棒20
の濃縮度は5.0wt%、すなわち最高ウラン濃縮度で
あり、4コーナー部そのものに位置する燃料棒22の濃
縮度は3.6wt%であり、燃料棒22に隣接する燃料
棒21の濃縮度は4.30wt%である。また、可燃性
毒物を含む燃料棒23の濃縮度は4.45wt%であ
る。燃料棒23の総本数は20本であり、そのうち1/
2以上の12本が水ロッド30に面して配置されてい
る。In FIG. 1, a fuel assembly 10 according to this embodiment is shown.
Has a plurality of fuel rods 20, 21, 22, 23 and four water rods 30, and these fuel rods 20 to 23 and water rod 30 are arranged in a channel box 31. Among these fuel rods, the fuel rods 21 and 22 are twelve fuel rods at the four corners of the fuel assembly 10, and the fuel rod 23 is a fuel rod containing a burnable poison (Gd or the like). Reference numeral 20 denotes another fuel rod. Fuel rod 20
Is 5.0 wt%, that is, the highest uranium enrichment, and the enrichment of the fuel rod 22 located at the fourth corner itself is 3.6 wt%, and the enrichment of the fuel rod 21 adjacent to the fuel rod 22 is Is 4.30% by weight. The concentration of the fuel rod 23 containing the burnable poison is 4.45 wt%. The total number of fuel rods 23 is 20, of which 1 /
Two or more twelve rods are arranged facing the water rod 30.
【0022】また、上記燃料棒20〜23において、燃
料有効部の2/24の上部領域と1/24の下部領域に
配置した天然ウランを除く21/24(=7/8)の領
域の濃縮度を一様としている。Further, in the fuel rods 20 to 23, the enrichment of the area of 21/24 (= 7/8) excluding the natural uranium disposed in the upper area of 2/24 and the lower area of 1/24 of the fuel effective portion. The degree is uniform.
【0023】本実施例は、燃料集合体に適用できるウラ
ン最高濃縮度(以下、ウラン最高濃縮度とよぶ)に制約
があるときに、線出力密度などの熱的制限値を満足しな
がら平均ウラン濃縮度を高めて高燃焼度を実現するた
め、上記の構成を採用している。その理由は次の通りで
ある。In this embodiment, when the maximum uranium enrichment (hereinafter, referred to as the maximum uranium enrichment) applicable to the fuel assembly is restricted, the average uranium is satisfied while satisfying the thermal limit values such as the linear power density. The above configuration is employed to increase the enrichment and achieve a high burnup. The reason is as follows.
【0024】まず、ウラン最高濃縮度に制約があるとき
に、燃料集合体平均ウラン濃縮度をできるだけ高め、高
燃焼度化を図るには、できるだけ多くの燃料棒をウラン
最高濃縮度とすることが望ましい。First, when there is a restriction on the maximum uranium enrichment, in order to increase the average uranium enrichment of the fuel assembly as much as possible and to increase the burnup, as many fuel rods as possible have the maximum uranium enrichment. desirable.
【0025】しかしながら、線出力密度などの熱的制限
値を満足するためには、比較的中性子減速が起こりやす
く、同じウラン濃縮度としても出力が大きくなりやすい
燃料集合体周辺部においては、ウラン濃縮度を低くする
必要がある。However, in order to satisfy the thermal limit values such as the linear power density, neutron deceleration is relatively likely to occur, and the uranium enrichment in the periphery of the fuel assembly where the output tends to increase even with the same uranium enrichment is required. Need to lower the degree.
【0026】さらに、燃料集合体周辺部において、中性
子減速が起こりやすいのは4コーナー部にある燃料棒
(各コーナー3本づつ)、特にコーナー部そのものの燃
料棒(各コーナー1本づつ)であるため、ウラン濃縮度
は特にこの4〜12本の燃料棒で低くすれば良い。In the periphery of the fuel assembly, neutron deceleration is likely to occur at the fuel rods at the four corners (three at each corner), especially at the corners themselves (one at each corner). For this reason, the uranium enrichment may be lowered particularly with these 4 to 12 fuel rods.
【0027】また、水ロッドのまわりでも、比較的中性
子減速が起こりやすく、同じウラン濃縮度としても出力
が大きくなりやすいので、出力を低くする何らかの対策
が必要である。Further, neutron deceleration is relatively likely to occur around the water rod, and the output tends to increase even with the same uranium enrichment. Therefore, some measure to reduce the output is necessary.
【0028】一方、サイクル初期の過剰反応度を抑える
ために、可燃性毒物(Gd など)を添加した燃料棒で
は、ウランのみの燃料棒に比べ、燃料棒の熱伝導度が数
%悪くなる。このため、たとえ出力が同じ場合でも燃料
棒中心温度が高くなり、安全上好ましくないので、ウラ
ン濃縮度を低くする必要がある。On the other hand, in the fuel rods to which a burnable poison (Gd or the like) is added in order to suppress the excessive reactivity at the beginning of the cycle, the thermal conductivity of the fuel rods is several% worse than the fuel rods containing only uranium. For this reason, even if the output is the same, the fuel rod center temperature becomes high, which is not preferable for safety. Therefore, it is necessary to lower the uranium enrichment.
【0029】したがって、燃料集合体平均のウラン濃縮
度をできるだけ高め、高燃焼度化を図るには、 (1)燃料集合体外周部の燃料棒、特に4コーナー部に
ある4〜12本の燃料棒(各コーナー3本づつ) (2)水ロッド周りの燃料棒 (3)可燃性毒物を含む燃料棒を除いた燃料棒のウラン
濃縮度を前記ウラン最高濃縮度とし、その他の燃料棒の
ウラン濃縮度をこれより小さくすればよい。Therefore, in order to increase the average uranium enrichment of the fuel assembly as much as possible and to achieve high burnup, (1) the fuel rods on the outer periphery of the fuel assembly, especially 4 to 12 fuel rods at the four corners Rods (3 corners each) (2) Fuel rods around water rods (3) Uranium enrichment of fuel rods excluding fuel rods containing burnable poisons is defined as the maximum uranium enrichment, and uranium of other fuel rods What is necessary is just to make a concentration degree smaller than this.
【0030】また、可燃性毒物を含む燃料棒は、最外周
部、特に制御棒に面した最外周部に配置すると、可燃性
毒物の作用で中性子スペクトルが硬くなるために、ボロ
ンなどを主構成材とする制御棒の反応度価値が小さくな
り、冷温停止時の炉停止余裕が厳しくなるので、最外周
部、特に制御棒に面した最外周部に配置するのは好まし
くない。Further, when the fuel rod containing the burnable poison is disposed at the outermost periphery, particularly at the outermost periphery facing the control rod, the neutron spectrum becomes hard by the action of the burnable poison. Since the reactivity value of the control rod as the material becomes small and the furnace stop margin at the time of cold shutdown becomes strict, it is not preferable to dispose the control rod at the outermost peripheral part, especially at the outermost peripheral part facing the control rod.
【0031】他方、可燃性毒物として使われることが多
いGd は熱中性子エネルギー領域でエネルギーの低下と
ともに急激に吸収断面積が増加し、反応度価値が増加す
るので、可燃性毒物としての役割を果たしやすくなり、
同じ反応度を制御するのに、可燃性毒物の濃度を減らせ
る、又は可燃性毒物入燃料棒の本数を減らせるという効
果がある。On the other hand, Gd, which is often used as a burnable poison, plays a role as a burnable poison because its energy absorption value rapidly increases with decreasing energy in the thermal neutron energy region and the reactivity value increases. Easier,
Controlling the same reactivity has the effect of reducing the concentration of burnable poison or reducing the number of fuel rods containing burnable poison.
【0032】また、既に述べたように可燃性毒物入燃料
棒では燃料熱伝導の観点からウラン濃縮度を低くしなけ
ればいけないが、このように可燃料性毒物入燃料棒を水
ロッドまわりに配置すると、出力は比較的大きくなりや
すい位置での出力ピーキングを低く押さえるとともに、
燃料集合体平均のウラン濃縮度を高められるという効果
がある。Further, as described above, the fuel rods containing burnable poison must have a low uranium enrichment from the viewpoint of fuel heat conduction. In this manner, the fuel rods containing burnable poison are disposed around the water rod. Then, while keeping the output peaking at a position where the output tends to be relatively large,
There is an effect that the average uranium enrichment of the fuel assembly can be increased.
【0033】すなわち、本願発明者等の検討によれば、
上記(1)のコーナー部にある4〜12本の燃料棒、上
記(2)の水ロッド周りの燃料棒及び上記(3)の可燃
性毒物を含む燃料棒を除いた燃料棒のウラン濃縮度を一
様に燃料集合体で最高の値とし、その他の燃料棒のウラ
ン濃縮度をこれより小さくすると共に、上記(2)の水
ロッド周りの燃料棒として可燃性毒物を含む燃料棒を配
置することが、ウラン最高濃縮度に制約が課せられた場
合に、最大線出力密度などの熱的制限値をクリアしなが
ら燃料集合体平均のウラン濃縮度を高めて高燃焼度化を
図るのに効果があることが明らかとなった。That is, according to the study by the present inventors,
Uranium enrichment of fuel rods excluding 4 to 12 fuel rods at the corners of (1), fuel rods around water rods of (2) and fuel rods containing burnable poisons of (3) Is uniformly set to the highest value in the fuel assembly, the uranium enrichment of the other fuel rods is made smaller than this, and the fuel rods containing burnable poisons are arranged as the fuel rods around the water rod in the above (2). This means that when restrictions are imposed on the maximum uranium enrichment, it is possible to increase the average uranium enrichment of the fuel assembly and achieve high burnup while clearing thermal limits such as the maximum linear power density. It became clear that there was.
【0034】また、高燃焼度化した場合には、燃料集合
体内の可燃性毒物入燃料棒の本数が増え、水ロッドのま
わりにできるだけ多くの可燃性毒物入燃料棒を配置する
方が上記の平均ウラン濃縮度を高める等の効果が大き
い。燃料棒の配列が10行10列以上の燃料集合体で
は、水ロッドのまわりにできるだけ多くの可燃性毒物入
燃料棒を配置すると、その本数は可燃性毒物入燃料棒の
総本数の1/2以上となる。When the burn-up is increased, the number of burnable poison-containing fuel rods in the fuel assembly increases, and it is better to arrange as many burnable poison-containing fuel rods as possible around the water rod. The effect of increasing the average uranium enrichment is large. In a fuel assembly having 10 or more rows of fuel rods, if as many as possible burnable poisoned fuel rods are arranged around the water rod, the number of burnable poisoned fuel rods is 1 / of the total number of burnable poisoned fuel rods. That is all.
【0035】以上の理由により、本実施例では、可燃性
毒物を含む燃料棒23の1/2以上を水ロッド30の周
囲に配置し、燃料集合体10の4コーナー部にある12
本の燃料棒21,22及び可燃性毒物を含む燃料棒23
を除いた燃料棒20の濃縮度を5.0wt%の最高ウラ
ン濃縮度としており、これによりウラン最高濃縮度に制
約が課せられた場合に、最大線出力密度などの熱的制限
値をクリアしながら燃料集合体平均のウラン濃縮度を高
めて高燃焼度化を図ることができる。For the above reasons, in the present embodiment, at least one half of the fuel rods 23 containing the burnable poison is disposed around the water rod 30 and the fuel rods 12 are disposed at the four corners of the fuel assembly 10.
Fuel rods 21 and 22 and fuel rods 23 containing burnable poisons
Is defined as the maximum uranium enrichment of 5.0 wt%, and when the maximum uranium enrichment is restricted by this, thermal limits such as the maximum linear power density are cleared. While increasing the average uranium enrichment of the fuel assembly, high burnup can be achieved.
【0036】また、出力分布の平坦化を図るために、炉
心軸方向でウラン濃縮度を変える、つまり炉心下部でウ
ラン濃縮度を低く炉心上部を高くする方法があるが、取
り出し燃焼度の制限がある場合には、炉心上部を最高ウ
ラン濃縮度、炉心下部で最も低いウラン濃縮度とする必
要がある。このときには燃料集合体平均燃焼度は下がる
方向にあり、高燃焼度化という点では意味がない。即
ち、高燃焼度化という点では、炉心軸方向に燃焼度が一
様であることが望ましくい。In order to flatten the power distribution, there is a method of changing the uranium enrichment in the axial direction of the core, that is, lowering the uranium enrichment in the lower part of the core and increasing the upper part of the core. In some cases, it is necessary to have the highest uranium enrichment in the upper part of the core and the lowest uranium enrichment in the lower part of the core. In this case, the average burnup of the fuel assembly is in a downward direction, which is meaningless in terms of increasing the burnup. That is, from the viewpoint of increasing the burnup, it is desirable that the burnup be uniform in the core axis direction.
【0037】一方、原子炉の中性子の漏れを考慮する
と、燃料有効長の上端部及び下端部を低濃縮度、特に天
然ウランとした方が効率が良い。すなわち、中性子の漏
れに関して、上端部ではボイド率が高く中性子拡散距離
が大きいので、最大で5/24程度を天然ウラン、下端
部ではボイド率が低く中性子拡散距離が小さいので、最
大で3/24程度を天然ウランにした方が効率は良い。
このため、燃料有効長の上端〜5/24の領域と下端〜
3/24の領域を除いた残りの2/3の領域を基準とし
て、これ以上の領域でのウラン濃縮度を一様に燃料集合
体で最高の値とすることが高燃焼度化の観点から適切と
なる。On the other hand, considering the neutron leakage of the nuclear reactor, it is more efficient to make the upper and lower ends of the active fuel length low enrichment, especially natural uranium. That is, regarding the leakage of neutrons, the void ratio is high and the neutron diffusion distance is large at the upper end, so that about 5/24 is natural uranium at the maximum, and the void rate is low and the neutron diffusion distance is small at the lower end, so that the maximum is 3/24. The efficiency is better if the degree is made of natural uranium.
For this reason, the upper end of the active fuel length to the area of 5/24 and the lower end
From the viewpoint of high burnup, it is necessary to uniformly set the uranium enrichment in the remaining region to the highest value in the fuel assembly with reference to the remaining 2/3 region excluding the 3/24 region. Will be appropriate.
【0038】本実施例では、上記のように燃料有効長の
7/8の領域でウラン濃縮度が一様となっており、これ
により効率良く燃料を燃やし、高燃焼度化を図ることが
できる。In this embodiment, as described above, the uranium enrichment is uniform in the area of 7/8 of the active fuel length, whereby the fuel can be burned efficiently and the high burnup can be achieved. .
【0039】次に、既に燃料集合体周辺部では、比較的
中性子減速が起こりやすく、同じウラン濃縮度としても
出力が出やすいと述べたが、この効果は、燃料集合体の
4コーナー部にある12本の燃料棒(各コーナー3本づ
つ)、特に各コーナー1本、合計4本で、顕著である。
この中性子減速効果を考慮して、前記線出力密度などの
熱的制限値を満足し、出力ピーキングを他の位置にある
ウランのみを含む燃料棒と同等にするためには、燃料集
合体の各コーナーの1本、合計4本の平均ウラン濃縮度
が前記最高ウラン濃縮度の0.70から0.76の間と
なるように構成するか、又は燃料集合体の4コーナー部
にある12本の燃料棒の平均ウラン濃縮度が前記最高ウ
ラン濃縮度の0.80から0.86の間となるように構
成する必要がある。Next, it has been described that neutron deceleration is relatively likely to occur in the periphery of the fuel assembly and output is likely to be produced even with the same uranium enrichment. This effect is at the four corners of the fuel assembly. This is remarkable in 12 fuel rods (three in each corner), especially one in each corner, for a total of four.
In consideration of this neutron moderating effect, in order to satisfy the thermal limit values such as the linear power density and to make the output peaking equal to that of a fuel rod containing only uranium at another position, each of the fuel assemblies One of the corners, a total of four uranium enrichments may be configured to be between 0.70 and 0.76 of the maximum uranium enrichment, or twelve at the four corners of the fuel assembly. It is necessary to configure the fuel rod so that the average uranium enrichment is between 0.80 and 0.86 of the maximum uranium enrichment.
【0040】一般に、燃料集合体内のローカルピーキン
グが最大になるのは燃焼初期の時点、すなわち燃焼度が
0GWd/tの時点である。この時点においてローカル
ピーキングが最大となるのが、4コーナー部に位置する
燃料棒22である。そこで本実施例では、ローカルピー
キングを小さく押さえるためコーナー部にある4本の燃
料棒22の濃縮度を3.6wt%とした。このとき、コ
ーナー部の4本の燃料棒22の平均ウラン濃縮度は前記
最高ウランの濃縮度の0.72となっている。Generally, the local peaking in the fuel assembly is maximized at the time of the initial combustion, that is, at the time when the burnup is 0 GWd / t. At this time, the local peaking is maximized in the fuel rods 22 located at the four corners. Therefore, in the present embodiment, the enrichment of the four fuel rods 22 at the corners is set to 3.6 wt% in order to keep local peaking small. At this time, the average uranium enrichment of the four fuel rods 22 at the corners is 0.72 of the highest uranium enrichment.
【0041】また、更に4コーナー部の濃縮度3.60
wt%の燃料棒22に隣接する各2本の燃料棒21の濃
縮度を4.30wt%とした。このとき、4コーナー部
にある合計12本の燃料棒21及び22の平均ウラン濃
縮度は4.07wt%であり、前記最高ウランの濃縮度
の0.81となっている。Further, the enrichment of the four corners is 3.60.
The enrichment of each of the two fuel rods 21 adjacent to the wt% fuel rod 22 was 4.30 wt%. At this time, the average uranium enrichment of the twelve fuel rods 21 and 22 at the four corners is 4.07 wt%, which is 0.81 of the highest uranium enrichment.
【0042】更に、可燃性毒物(Gd など)を添加した
燃料棒では、既に述べたように燃料棒の熱伝導度が数%
悪くなるため、安全上、その他の可燃性毒物を含まない
通常のウラン燃料棒出力と同じ燃料棒中心温度とするた
めには、可燃性毒物を含む燃料棒のローカルピーキング
は可燃性毒物が燃え尽きる第1サイクルの末期におい
て、その他の燃料棒のローカルピーキングより数%以上
小さくなるようにすることが効果的である。このため、
可燃性毒物を含む燃料棒の平均ウラン濃縮度が前記最高
ウラン濃縮度の0.84から0.96の間となるように
構成するのが良い。Further, in a fuel rod to which a burnable poison (Gd or the like) is added, as described above, the thermal conductivity of the fuel rod is several percent.
For safety reasons, in order to maintain the same fuel rod center temperature as the normal uranium fuel rod output that does not contain other burnable poisons, local peaking of fuel rods containing burnable poisons will cause burnable poison burnout. At the end of one cycle, it is effective to reduce the local peaking of other fuel rods by several percent or more. For this reason,
It is preferable that the average uranium enrichment of the fuel rod containing the burnable poison be between 0.84 and 0.96 of the maximum uranium enrichment.
【0043】本実施例では、可燃性毒物を含む燃料棒の
平均ウラン濃縮度を4.45wt%とした。このとき、
可燃性毒物を含む燃料棒23の濃縮度は前記最高ウラン
濃縮度の0.89となっている。In the present embodiment, the average uranium enrichment of the fuel rod containing the burnable poison was 4.45 wt%. At this time,
The enrichment of the fuel rod 23 containing the burnable poison is 0.89 of the maximum uranium enrichment.
【0044】現在の燃料製造工場では、各種の条件から
取り扱えるウラン濃縮度が5%であり、その製造誤差を
含めると最高ウラン濃縮度が4.9wt%から5.0w
t%の間となるので、本実施例では、4コーナー部の1
2本の燃料棒、可燃性毒物を含む燃料棒以外の燃料棒2
0の濃縮度を最高ウラン濃縮度5.0wt%として、燃
料集合体10の平均ウラン濃縮度を4.75wt%まで
高くすることができる。In a current fuel manufacturing plant, the uranium enrichment that can be handled under various conditions is 5%, and the maximum uranium enrichment from 4.9 wt% to 5.0 w
Therefore, in this embodiment, 1% of the four corners is used.
2 fuel rods, 2 other fuel rods containing burnable poisons
With the enrichment of 0 being the maximum uranium enrichment of 5.0 wt%, the average uranium enrichment of the fuel assembly 10 can be increased to 4.75 wt%.
【0045】図2は、第1の実施例になる燃料集合体1
0のローカルピーキングの分布を示す。FIG. 2 shows a fuel assembly 1 according to the first embodiment.
The local peaking distribution of 0 is shown.
【0046】図2(a)は第1サイクルの初期、即ち燃
焼度0.0GWd/tにおけるローカルピーキング分布
である。本図より、ローカルピーキングはコーナー部が
最も大きくなることが分る。しかしながら、ピーキング
は1.5程度の押さえられており、この値は線出力密度
などの熱的制限の観点から許容できる範囲にある。FIG. 2A shows a local peaking distribution at the beginning of the first cycle, that is, at a burnup of 0.0 GWd / t. From this figure, it can be seen that the local peaking is largest at the corner. However, the peaking is suppressed to about 1.5, and this value is in an acceptable range from the viewpoint of thermal limitations such as linear power density.
【0047】図2(b)は第1サイクル末期、即ち燃焼
度13.2GWd/tにおけるローカルピーキングの分
布を示す。可燃性毒物を含む燃料棒のローカルピーキン
グの最大値は1.006であり、その他の燃料棒のロー
カルピーキングの最大値1.125より小さな値となっ
ている。FIG. 2B shows the distribution of local peaking at the end of the first cycle, that is, at a burnup of 13.2 GWd / t. The maximum value of the local peaking of the fuel rod containing the burnable poison is 1.006, which is smaller than the maximum value 1.125 of the local peaking of the other fuel rods.
【0048】したがって、本実施例によれば、燃料集合
体に適用できるウラン最高濃縮度に制約があるときに、
線出力密度などの熱的制限値を満足しながら燃料集合体
平均のウラン濃縮度を高め、高燃焼度化によって燃料経
済性向上を達成できる。Therefore, according to the present embodiment, when the maximum uranium enrichment applicable to the fuel assembly is restricted,
The fuel assembly average uranium enrichment can be increased while satisfying the thermal limit values such as the linear power density, and the fuel economy can be improved by increasing the burnup.
【0049】次に、将来、燃料製造工場の条件が変っ
て、取り扱える最高ウラン濃縮度が6.0wt%または
7.0wt%となったときの実施例を以下に示す。Next, an embodiment will be described below in which the condition of the fuel manufacturing plant changes in the future and the maximum uranium enrichment that can be handled becomes 6.0 wt% or 7.0 wt%.
【0050】図3は本発明による第2の実施例を示す図
で、燃料棒配列10行10列の燃料集合体11において
最高ウラン濃縮度が6.0wt%となったときの一実施
例である。FIG. 3 is a view showing a second embodiment according to the present invention, which is an embodiment when the maximum uranium enrichment is 6.0 wt% in the fuel assembly 11 having the fuel rod arrangement of 10 rows and 10 columns. is there.
【0051】コーナー部の4本の燃料棒221の濃縮度
は4.30wt%とした。このとき、コーナー部の4本
の燃料棒221の平均ウラン濃縮度の前記最高ウラン濃
縮度の0.72となっている。The enrichment of the four fuel rods 221 at the corners was 4.30 wt%. At this time, the average uranium enrichment of the four fuel rods 221 at the corners is 0.72, which is the highest uranium enrichment.
【0052】また、4つの各コーナー部の濃縮度4.3
0wt%の燃料棒221に隣接する各2本の燃料棒21
1の濃縮度を5.20wt%とした。このとき、4コー
ナー部にある12本の燃料棒211及び221の平均ウ
ラン濃縮度は4.90wt%であり、前記最高ウランの
濃縮度の0.82となっている。The enrichment of each of the four corners is 4.3.
Two fuel rods 21 each adjacent to 0 wt% fuel rod 221
The concentration of 1 was 5.20 wt%. At this time, the average uranium enrichment of the twelve fuel rods 211 and 221 at the four corners is 4.90 wt%, which is 0.82 of the highest uranium enrichment.
【0053】可燃性毒物を含む燃料棒231の配置は、
第1の実施例と同じであり、合計20本のうち1/2以
上の12本が水ロッドに隣接している。可燃性毒物を含
む231の濃縮度は5.4wt%とした。このとき、可
燃性毒物を含む燃料棒231の濃縮度は前記最高濃縮度
の0.9となっている。The arrangement of the fuel rods 231 containing burnable poisons is as follows:
This is the same as the first embodiment, and 12 or more of 1/2 of the total 20 are adjacent to the water rod. The concentration of 231 containing the burnable poison was 5.4 wt%. At this time, the enrichment of the fuel rod 231 containing the burnable poison is 0.9 of the maximum enrichment.
【0054】本実施例では、4コーナー部の12本の燃
料棒、可燃性毒物を含む燃料棒以外の燃料棒201の濃
縮度を最高ウラン濃縮度6.0wt%として、燃料集合
体11の平均ウラン濃縮度を5.71wt%まで高くす
ることができる。In the present embodiment, the enrichment of the fuel rods 201 other than the twelve fuel rods at the four corners and the fuel rods containing burnable poisons is set to the maximum uranium enrichment of 6.0 wt%, and the average of the fuel assemblies 11 is set. Uranium enrichment can be increased to 5.71 wt%.
【0055】図4は本発明による第3の実施例を示し、
燃料棒配列10行10列の燃料集合体12において最高
ウラン濃縮度が7.0wt%となったときの実施例であ
る。FIG. 4 shows a third embodiment according to the present invention.
This is an example when the maximum uranium enrichment is 7.0 wt% in the fuel assembly 12 having the fuel rod arrangement of 10 rows and 10 columns.
【0056】コーナー部の4本の燃料棒222の濃縮度
は5.10wt%とした。このとき、コーナー部の4本
の燃料棒222の平均ウラン濃度の前記最高ウラン濃縮
度の0.73となっている。The enrichment of the four fuel rods 222 at the corner was 5.10 wt%. At this time, the average uranium concentration of the four fuel rods 222 at the corners is 0.73, which is the highest uranium enrichment.
【0057】また、4つの各コーナー部の濃縮度5.1
0wt%の燃料棒222の隣接する各2本の燃料棒21
2の濃縮度6.15wt%とした。このとき、4コーナ
ー部にある12本の燃料棒212及び222の平均ウラ
ン濃縮度は5.80wt%であり、前記最高ウラン濃縮
度の0.83となっている。The enrichment of each of the four corners is 5.1.
Each two fuel rods 21 adjacent to the 0 wt% fuel rod 222
The concentration of No. 2 was set to 6.15 wt%. At this time, the average uranium enrichment of the twelve fuel rods 212 and 222 at the four corners is 5.80 wt%, which is the maximum uranium enrichment of 0.83.
【0058】可燃性毒物を含む燃料棒232の配置は、
第1の実施例と同じであり、合計20本のうち1/2以
上の12本が水ロッドに隣接している。可燃性毒物を含
む燃料棒232の濃縮度は6.30wt%とした。この
とき、可燃性毒物を含む232の濃縮度は前記最高濃縮
度の0.9となっている。The arrangement of the fuel rods 232 containing burnable poisons
This is the same as the first embodiment, and 12 or more of 1/2 of the total 20 are adjacent to the water rod. The concentration of the fuel rod 232 containing the burnable poison was 6.30 wt%. At this time, the concentration of 232 containing the burnable poison is 0.9 of the maximum concentration.
【0059】本実施例では、4コーナー部の12本の燃
料棒、可燃性毒物を含む燃料棒以外の燃料棒202の濃
縮度を最高ウラン濃縮度7.0wt%として、燃料集合
体12の平均ウラン濃縮度を6.68wt%まで高くす
ることができる。In this embodiment, the enrichment of the fuel rods 202 other than the twelve fuel rods at the four corners and the fuel rods containing burnable poisons is set to the maximum uranium enrichment of 7.0 wt%, and the average of the fuel assemblies 12 is set. Uranium enrichment can be increased to 6.68 wt%.
【0060】図5は、本発明による第4の実施例を示す
燃料集合体の断面図である。前記第1から第3の実施例
では、燃料棒配列が10行10列の燃料集合体における
実施例であるが、本実施例は燃料棒配列が11行11列
の燃料集合体13において最高ウラン濃縮度を5.0w
t%とした一実施例である。FIG. 5 is a sectional view of a fuel assembly showing a fourth embodiment according to the present invention. In the first to third embodiments, the fuel rods are arranged in a fuel assembly having 10 rows and 10 columns. In this embodiment, the highest uranium is used in the fuel assemblies 13 having 11 rows and 11 columns. 5.0 W concentration
This is an example in which t% is set.
【0061】コーナー部の燃料棒223の濃縮度、当該
燃料棒に隣接する燃料棒213の濃縮度及び可燃性毒物
を含む燃料棒233の濃縮度は図1で示される第1の実
施例の場合と同じである。The enrichment of the fuel rod 223 in the corner portion, the enrichment of the fuel rod 213 adjacent to the fuel rod, and the enrichment of the fuel rod 233 containing burnable poisons are as in the case of the first embodiment shown in FIG. Is the same as
【0062】本実施例では、燃料集合体13はその中央
部に水ロッド30Aを2本有している。可燃性毒物を含
む燃料棒233は燃料集合体13内に合計24本あり、
このうち1/2以上、即ち18本の燃料棒233を水ロ
ッド30Aに面するように配置している。In this embodiment, the fuel assembly 13 has two water rods 30A at the center. There are a total of 24 fuel rods 233 containing burnable poison in the fuel assembly 13.
Half or more of them, that is, 18 fuel rods 233 are arranged so as to face the water rod 30A.
【0063】本実施例では、4コーナー部の12本の燃
料棒、可燃性毒物を含む燃料棒以外の燃料棒203の濃
縮度を最高ウラン濃縮度5.0wt%として、燃料集合
体13の平均ウラン濃縮度を4.77wt%まで高くす
ることができる。In this embodiment, the enrichment of the twelve fuel rods at the four corners and the fuel rods 203 other than the fuel rods containing burnable poisons is set to the maximum uranium enrichment of 5.0 wt%, and the average of the fuel assemblies 13 is determined. Uranium enrichment can be increased to 4.77 wt%.
【0064】上記第4の実施例の変形例を図6に示す。
この変形例の燃料集合体13Aでは、図5に示す燃料集
合体13において、コーナー部の燃料棒223に隣接す
る燃料棒を最高ウラン濃縮度5.0wt%の燃料棒20
3に置き換えたものである。燃料棒配列を11行11列
にすると、燃料棒1本の熱的負担が少なくなるので、コ
ーナー部の燃料棒223に隣接する燃料棒の濃縮度を低
下させないことも可能であり、これにより4コーナー部
の4本の燃料棒、可燃性毒物を含む燃料棒以外の燃料棒
203の濃縮度を最高ウラン濃縮度5.0wt%とし
て、燃料集合体13Aの平均ウラン濃縮度を4.82w
t%まで高くすることができ、更に高燃焼度化が図れ
る。FIG. 6 shows a modification of the fourth embodiment.
In the fuel assembly 13A of this modification, in the fuel assembly 13 shown in FIG. 5, the fuel rods adjacent to the fuel rods 223 at the corners are replaced with the fuel rods 20 having the maximum uranium enrichment of 5.0 wt%.
3 is replaced. When the fuel rod arrangement is 11 rows and 11 columns, the thermal burden on one fuel rod is reduced, so that the enrichment of the fuel rod adjacent to the fuel rod 223 at the corner can be prevented from being reduced. Assuming that the enrichment of the four fuel rods at the corners and the fuel rods 203 other than the fuel rods containing burnable poisons is the maximum uranium enrichment of 5.0 wt%, the average uranium enrichment of the fuel assembly 13A is 4.82 w.
t%, and higher burnup can be achieved.
【0065】[0065]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料集合体に適用できるウラン最高濃縮度に制約がある
ときに、線出力密度などの熱的制限値を満足しながら、
高燃焼度化によって燃料経済性向上を達成できる。As described above, according to the present invention,
When there is a restriction on the maximum uranium enrichment applicable to the fuel assembly, while satisfying thermal limits such as linear power density,
Fuel economy can be improved by increasing the burnup.
【図1】本発明の第1の実施例である燃料集合体の水平
断面図及びその燃料棒の構成を示す図である。FIG. 1 is a horizontal sectional view of a fuel assembly according to a first embodiment of the present invention and a view showing a configuration of a fuel rod thereof.
【図2】図1に示す燃料集合体のローカルピーキング分
布図である。FIG. 2 is a local peaking distribution diagram of the fuel assembly shown in FIG.
【図3】本発明の第2の実施例である燃料集合体の水平
断面図及びその燃料棒の構成を示す図である。FIG. 3 is a horizontal sectional view of a fuel assembly according to a second embodiment of the present invention and a view showing a configuration of a fuel rod thereof.
【図4】本発明の第3の実施例である燃料集合体の水平
断面図及びその燃料棒の構成を示す図である。FIG. 4 is a horizontal sectional view of a fuel assembly according to a third embodiment of the present invention and a view showing a configuration of a fuel rod thereof.
【図5】本発明の第4の実施例である燃料集合体の水平
断面図及びその燃料棒の構成を示す図である。FIG. 5 is a horizontal sectional view of a fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention and a view showing a configuration of a fuel rod thereof.
【図6】図5に示す第4の実施例の変形例である燃料集
合体の水平断面図及びその燃料棒の構成を示す図であ
る。FIG. 6 is a horizontal sectional view of a fuel assembly as a modification of the fourth embodiment shown in FIG. 5, and a diagram showing a configuration of a fuel rod thereof.
10;11;12;13 燃料集合体 20;201;202;203 最高濃縮度の燃料棒 21,22;211,221;212,222;21
3,223 低濃縮度の燃料棒 23;231;232;233 ガドリニア入り燃料棒 30;30A 水ロッド10; 11; 12; 13 Fuel assembly 20; 201; 202; 203 Highest enriched fuel rods 21,22; 211,221; 212,222; 21
3,223 Low enriched fuel rod 23; 231; 232; 233 Fuel rod with gadolinia 30; 30A Water rod
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−149588(JP,A) 特開 平1−178893(JP,A) 特開 平2−249995(JP,A) 特開 平3−179293(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/30 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-149588 (JP, A) JP-A-1-188993 (JP, A) JP-A-2-249995 (JP, A) JP-A-3-3 179293 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G21C 3/30
Claims (8)
の燃料棒は可燃性毒物を含む燃料棒を含み、その可燃性
毒物を含む燃料棒は可燃性毒物の濃度が全て同じである
沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記燃料棒の配列が10行10列以上であり、 前記燃料
集合体の4コーナー部にある4〜12本の燃料棒及び可
燃性毒物を含む燃料棒を除いた燃料棒は、燃料有効長の
2/3以上の領域でのウラン濃縮度が一様に燃料集合体
で最高の値であり、その他の燃料棒のウラン濃縮度はこ
れより小さく、かつ前記水ロッドに面する燃料棒は全て
前記可燃性毒物を含む燃料棒であり、前記可燃性毒物を
含む燃料棒の総本数のうち1/2以上が前記水ロッドに
面していることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合
体。[Claim 1] have a plurality of fuel rods and water rods, wherein the plurality
Fuel rods contain fuel rods containing burnable poisons
The fuel rods containing the poison have the same concentration of the burnable poison. In the boiling water reactor fuel assembly, the arrangement of the fuel rods is 10 rows or more and 10 columns or more . Except for the fuel rods containing 4 to 12 fuel rods and burnable poisons at the four corners, the fuel rods have a uniform uranium enrichment in a region more than 2/3 of the active fuel length. The highest value, the uranium enrichment of the other fuel rods is lower, and all fuel rods facing the water rod are
A fuel assembly for a boiling water reactor, comprising: a fuel rod containing the burnable poison , wherein at least 1/2 of the total number of the fuel rods containing the burnable poison faces the water rod. body.
体において、前記最高ウラン濃縮度が5.0wt%と
4.9wt%の間であることを特徴とする沸騰水型原子
炉用燃料集合体。2. The boiling water reactor according to claim 1, wherein said maximum uranium enrichment is between 5.0 wt% and 4.9 wt%. Fuel assembly.
体において、前記燃料集合体の4コーナー部にある12
本の燃料棒の平均ウラン濃縮度が前記最高ウラン濃縮度
の0.80から0.86の間にあることを特徴とする沸
騰水型原子炉用燃料集合体。3. A fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1, wherein said fuel assembly is provided at four corners of said fuel assembly.
The fuel assembly for a boiling water reactor, wherein the average uranium enrichment of the fuel rods is between the maximum uranium enrichment of 0.80 and 0.86.
体において、前記最高ウラン濃縮度が5.0wt%と
4.9wt%の間であり、前記燃料集合体の4コーナー
部にある12本の燃料棒の平均ウラン濃縮度が3.9w
t%から4.3wt%の間にあることを特徴とする沸騰
水型原子炉用燃料集合体。4. The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 3 , wherein the maximum uranium enrichment is between 5.0 wt% and 4.9 wt%, and at the four corners of the fuel assembly. The average uranium enrichment of some 12 fuel rods is 3.9w
A fuel assembly for a boiling water reactor, wherein the fuel assembly is between t% and 4.3 wt%.
体において、前記燃料集合体の4コーナー部にある12
本の燃料棒のうち、4コーナー部そのものに位置する4
本の燃料棒の平均ウラン濃縮度が前記最高ウラン濃縮度
の0.70から0.76の間にあることを特徴とする沸
騰水型原子炉用燃料集合体。5. A fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1, wherein said fuel assembly is provided at four corners of said fuel assembly.
4 located at the 4th corner of the fuel rods
The fuel assembly for a boiling water reactor, wherein the average uranium enrichment of the fuel rods is between the maximum uranium enrichment of 0.70 and 0.76.
体において、前記最高ウラン濃縮度が5.0wt%と
4.9wt%の間であり、前記燃料集合体の4コーナー
部そのものに位置する4本の燃料棒の平均ウラン濃縮度
が3.4wt%から3.8wt%の間にあることを特徴
とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。6. The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 5 , wherein the maximum uranium enrichment is between 5.0 wt% and 4.9 wt%, and the four corners of the fuel assembly are themselves. The fuel assembly for a boiling water reactor, wherein the average uranium enrichment of the four fuel rods located in the range of 3.4 to 3.8 wt% is between 3.4 wt% and 3.8 wt%.
体において、前記可燃性毒物を含む燃料棒の平均ウラン
濃縮度が前記最高ウラン濃縮度の0.84から0.96
の間にあることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合
体。7. The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1, wherein the average uranium enrichment of the fuel rod containing the burnable poison is 0.84 to 0.96 of the maximum uranium enrichment.
A fuel assembly for a boiling water reactor.
体において、前記最高ウラン濃縮度が5.0wt%と
4.9wt%の間であり、前記可燃性毒物を含む燃料棒
の平均ウラン濃縮度が4.1wt%から4.8wt%の
間にあることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合
体。8. The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 7 , wherein said maximum uranium enrichment is between 5.0 wt% and 4.9 wt%, and wherein said fuel rod contains said burnable poison. A fuel assembly for a boiling water reactor, wherein the average uranium enrichment is between 4.1 wt% and 4.8 wt%.
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