[go: up one dir, main page]

JPH04296691A - Fuel assembly - Google Patents

Fuel assembly

Info

Publication number
JPH04296691A
JPH04296691A JP3061899A JP6189991A JPH04296691A JP H04296691 A JPH04296691 A JP H04296691A JP 3061899 A JP3061899 A JP 3061899A JP 6189991 A JP6189991 A JP 6189991A JP H04296691 A JPH04296691 A JP H04296691A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
water
coolant
rod
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3061899A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3015487B2 (en
Inventor
Atsuji Hirukawa
蛭 川 厚 治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3061899A priority Critical patent/JP3015487B2/en
Publication of JPH04296691A publication Critical patent/JPH04296691A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3015487B2 publication Critical patent/JP3015487B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a fuel assembly capable of freely performing spectrum shift operation due to the void fraction in a water rod when operated at high output in the vicinity of rated output regardless of the flow quantity at a reactor core and the output distribution of the fuel assembly. CONSTITUTION:A fuel assembly has the water rod 19 arranged between fuel rods, and the water rod 19 is provided with a cooling material rising flow passage 40 having a cooling material inlet port in the lower area than a fuel rod supporting section 14a and a cooling material outlet port 43 which is connected to the cooling material rising flow passage and opened in the area upper than the fuel rod supporting section 14a, and a cooling material lowering flow passage 41, which introduces cooling material downward opposite to the cooling material flowing in the cooling material lowering passage. The lower end opening of the rising flow passage is separated from the fresh water flow for cooling fuel rods.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉(以下B
WRという)の燃料集合体に係わり、特に燃料集合体内
のウォーターロッドまたはウォータークロス内のボイド
量を制御することによりスペクトルシフト運転を行うこ
とができる燃料集合体に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a boiling water reactor (hereinafter referred to as B
The present invention relates to a fuel assembly (referred to as WR), and particularly relates to a fuel assembly that can perform spectrum shift operation by controlling the amount of voids in water rods or water crosses within the fuel assembly.

【0002】0002

【従来の技術】BWRの炉心に装荷される従来の燃料集
合体の一例としては、図16に示すように構成されたも
のがあり、この燃料集合体1は角筒状のチャンネルボッ
クス2内に燃料バンドル3を収容している。
2. Description of the Related Art An example of a conventional fuel assembly loaded into a BWR core is one constructed as shown in FIG. It houses the fuel bundle 3.

【0003】燃料バンドル3は燃料棒11の複数本を、
例えば8行8列の正方格子状に配列して、その中央部に
太径のウォーターロッド5を配置し、これら燃料棒11
およびウォーターロッド5は軸方向に多段に配設された
スペーサ16により結束されている。また各燃料棒11
およびウォーターロッド5の上端部には、上部端栓46
が、下端部には下部端栓47がそれぞれ固着され、さら
に、上部端栓46が上部タイプレート12に、下部端栓
47が下部タイプレート13にそれぞれ支持されている
[0003] The fuel bundle 3 includes a plurality of fuel rods 11,
For example, the fuel rods 11 are arranged in a square grid of 8 rows and 8 columns, and a large diameter water rod 5 is arranged in the center thereof.
The water rods 5 are bound together by spacers 16 arranged in multiple stages in the axial direction. Also, each fuel rod 11
and an upper end plug 46 at the upper end of the water rod 5.
However, lower end plugs 47 are respectively fixed to the lower ends, and furthermore, the upper end plugs 46 and the lower end plugs 47 are supported by the upper tie plate 12 and the lower tie plate 13, respectively.

【0004】下部タイプレート13はその開口から減速
材と冷却材としての機能を併せ持つ炉水を、図中矢印に
示すように内部に導入し、各燃料棒11相互間の間隙を
下から上方へ向けて昇流させ、その際に各燃料棒11か
ら放出される熱を除去して炉心上部へ流れ、気液二相流
となる。
The lower tie plate 13 introduces reactor water, which functions as both a moderator and a coolant, into the interior through its opening as shown by the arrow in the figure, and flows through the gaps between the fuel rods 11 from below to above. At the same time, the heat released from each fuel rod 11 is removed and the fuel flows to the upper part of the core, becoming a gas-liquid two-phase flow.

【0005】そして、ウォーターロッド5はその下端部
の開口5aより炉水を内部へ導入し、軸方向上方へ案内
して排出口5bより外部へ流出させ、各燃料棒11の上
端部に案内する。ここで、ウォーターロッド5内を流れ
る炉水は主として減速材として作用し、緩やかにウォー
ターロッド内を流れ、炉心上部で前記気液二相流と合流
して混合される。なお、図17に十字形の流路形状をし
たウォータークロス4をウォーターロッドのかわりに有
する例を示す。ウォータークロス4はやはり下部に冷却
材取り入れ口(図示せず)を有し上端は十字形のままの
開放端である。
The water rod 5 introduces reactor water into the interior through the opening 5a at its lower end, guides it upward in the axial direction, flows out through the discharge port 5b, and guides it to the upper end of each fuel rod 11. . Here, the reactor water flowing through the water rod 5 mainly acts as a moderator, flows slowly through the water rod, joins and mixes with the gas-liquid two-phase flow at the upper part of the reactor core. Incidentally, FIG. 17 shows an example in which a water cross 4 having a cross-shaped channel shape is used instead of the water rod. The water cloth 4 also has a coolant intake (not shown) at the bottom and an open end that remains cross-shaped at the top.

【0006】従来のBWRは、特開昭54−12138
9号公報に記載されているように、中性子の減速を促進
させるために冷却材のみが流れるウォーターロッドを有
する燃料集合体を炉心内に装荷している。このようなウ
ォーターロッドの使用は、従来のBWR運転条件下では
、ウラン原子に対する水素原子の数が多いほど反応度が
高くなるので、炉心に装荷された核燃料物質の有効活用
を可能にする。
[0006] The conventional BWR is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-12138.
As described in Japanese Patent No. 9, a fuel assembly having a water rod through which only a coolant flows is loaded in a reactor core in order to promote deceleration of neutrons. The use of such water rods allows for effective utilization of the nuclear fuel material loaded in the reactor core, since under conventional BWR operating conditions, the greater the number of hydrogen atoms relative to uranium atoms, the higher the degree of reactivity.

【0007】しかしながら、さらに核燃料物質の有効活
用を図るためには、核燃料物質の燃焼に伴って炉心内の
水素原子数を変えた方がよい。
However, in order to make more effective use of nuclear fuel material, it is better to change the number of hydrogen atoms in the reactor core as the nuclear fuel material burns.

【0008】炉心内の水素原子数を核燃料物質の燃焼に
伴って変えた場合の利点を以下に説明する。
The advantages of changing the number of hydrogen atoms in the core as the nuclear fuel material burns will be explained below.

【0009】図15は、BWRに用いられる代表的な燃
料集合体について横軸に燃焼度、縦軸に中性子の無限増
倍率を示したものである。図中二本のいずれも同一の燃
料集合体であるが、破線は燃料集合体内の冷却材流路に
おけるボイド率を一定(40%)にして燃焼させた場合
を、実線は最初高ボイド率(50%)で運転して途中で
ボイド率を下げた(30%)場合を示す。図15から明
らかなように、はじめボイド率を高くして燃焼させた後
で、ボイド率を下げた方が、燃料の寿命末期でより高い
無限増倍率を、すなわちより高い取り出し燃焼度を得る
ことができる。
FIG. 15 shows burnup on the horizontal axis and infinite neutron multiplication factor on the vertical axis for a typical fuel assembly used in BWR. Both of the two lines in the figure are the same fuel assembly, but the dashed line shows the case where the void ratio in the coolant flow path in the fuel assembly is kept constant (40%) and the solid line shows the case where the void ratio is initially high (40%). 50%) and the void ratio was lowered (30%) midway through the operation. As is clear from Fig. 15, if the void ratio is initially burnt at a high value and then the void ratio is lowered, a higher infinite multiplication factor, that is, a higher extraction burnup can be obtained at the end of the fuel life. Can be done.

【0010】これは、ボイド率が高く、ウラン原子数に
対する水素原子数の比が小さい、すなわち水素原子数が
少い方が、中性子の平均速度が大きく、ウラン238に
吸収され易いためである。BWRで用いられる核燃料物
質中には、ウラン235とウラン238が含まれており
、ウラン235が核燃料物質全体の数%で大部分をウラ
ン238が占めている。このうち、中性子を吸収して核
分裂を生じるのは主にウラン235のみであり、ウラン
238はほとんど核分裂を生じない。従って、ウラン2
35が燃焼によって減少すると反応度は低下する。
[0010] This is because the void ratio is high and the ratio of the number of hydrogen atoms to the number of uranium atoms is small, that is, the fewer the number of hydrogen atoms, the higher the average velocity of neutrons and the easier they are to be absorbed by uranium-238. The nuclear fuel material used in BWR contains uranium-235 and uranium-238, with uranium-235 accounting for several percent of the total nuclear fuel material and uranium-238 accounting for the majority. Among these, only uranium-235 absorbs neutrons and causes nuclear fission, while uranium-238 hardly causes nuclear fission. Therefore, uranium 2
When 35 is reduced by combustion, the reactivity decreases.

【0011】しかし、ウラン238も核分裂によって生
じる高エネルギの中性子を吸収するとプルトニウム23
9に変わる。プルトニウム239は、ウラン235と同
じく、減速された熱中性子を吸収して核分裂を起こす。 ボイド率が高いほど、中性子のエネルギが高くてウラン
238からプルトニウム239に転換される割合が大き
く、ウラン235およびプルトニウム239の核分裂が
抑制される。従って、ボイド率が高いほど、ウラン23
5とプルトニウム239の総量の減少が遅い。
However, when uranium-238 absorbs high-energy neutrons generated by nuclear fission, it becomes plutonium-23.
Changes to 9. Like uranium-235, plutonium-239 absorbs decelerated thermal neutrons and undergoes nuclear fission. The higher the void fraction, the higher the energy of neutrons, the higher the rate at which uranium-238 is converted to plutonium-239, and the more nuclear fission of uranium-235 and plutonium-239 is suppressed. Therefore, the higher the void rate, the more uranium-23
The total amount of plutonium-239 and plutonium-239 decreases slowly.

【0012】ただし、ボイド率が高いと、反応度の絶対
値は低い。このため、ボイド率が高いままでは、ボイド
率が低い場合に比べて反応度が臨界を維持できる最低レ
ベルに早く達してしまう。そこで、その時点でボイド率
を下げると、中性子の減速効果が増し、ボイド率一定で
燃焼した場合に比べてウラン235およびプルトニウム
239の核分裂が増し、反応度はより高くなる。従って
、臨界に必要な最低反応度になるまで、核燃料物質に含
まれる核分裂性物質をより長く燃焼させることができる
However, when the void ratio is high, the absolute value of the reactivity is low. Therefore, if the void fraction remains high, the reactivity reaches the minimum level at which criticality can be maintained sooner than when the void fraction is low. Therefore, if the void fraction is lowered at that point, the neutron moderating effect will increase, and the fission of uranium-235 and plutonium-239 will increase compared to the case of combustion with a constant void fraction, resulting in higher reactivity. Therefore, the fissile material contained in the nuclear fuel material can be burned for a longer time until the minimum reactivity required for criticality is reached.

【0013】以上述べたことが、核分裂性物質の燃焼に
伴ってボイド率を変化させることにより核燃料物質の有
効活用を図る原理であって、スペクトルシフト運転とよ
ばれる。
What has been described above is the principle of effectively utilizing nuclear fuel material by changing the void ratio as the fissile material burns, and is called spectral shift operation.

【0014】このようなスペクトルシフト運転のため、
核燃料物質の燃焼に伴って炉心内の水素原子数を変える
方法としては、単純な構造で燃料集合体内平均ボイド率
を大幅に変化させることを可能とするため、原子力学会
「昭和63年会」(1988.4/4−4/6)発表N
o. F15「大幅スペクトルシフトBWR炉心概念(
1)」および、特開昭63−73187号公報には、図
18、図19に示すように燃料集合体の下部に抵抗体(
燃料棒支持部)14を設け、ウォーターロッド9の外管
36に、前記抵抗体より下方の領域で開口した冷却材流
入口42を有し内部に冷却材上昇流路40が形成された
内管35をスペーサ37を介して配設し、この内管の上
部に穿設された連結口34を介して前記冷却材上昇流路
に連結され前記抵抗体14よりも上方の領域に開口した
冷却材吐出口43を有する冷却材下降流路41を設ける
ことが提案されている。なお図19において38は端栓
、39は環状端を示している。
[0014] Due to such spectral shift operation,
As a method to change the number of hydrogen atoms in the reactor core as nuclear fuel material burns, it is possible to significantly change the average void fraction within the fuel assembly with a simple structure, and was proposed by the Atomic Energy Society of Japan's 1986 Meeting ( 1988.4/4-4/6) Presentation N
o. F15 “Significant spectral shift BWR core concept (
1)" and Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-73187, a resistor (
A fuel rod support portion) 14 is provided, the outer tube 36 of the water rod 9 has a coolant inlet 42 opened in a region below the resistor, and an inner tube in which a coolant upward flow path 40 is formed. 35 is arranged through a spacer 37, and the coolant is connected to the coolant ascending passage through a connecting port 34 bored in the upper part of the inner tube, and is opened in an area above the resistor 14. It is proposed to provide a coolant downflow channel 41 with a discharge opening 43. In FIG. 19, 38 indicates an end plug, and 39 indicates an annular end.

【0015】このように構成された燃料集合体において
図20に示すように、炉心を通過する冷却材の流量が低
下すると、ウォーターロッドの出入口差圧が小さくなり
流路内の蒸気が充満し、冷却材流量が増加すると逆に出
入口差圧が増加して流路内の蒸気量が著しく減少する。 従って、燃料集合体内平均ボイド率を大幅に変化させる
ことが可能となり、運転サイクル末期での反応度増加が
可能となる。すなわち、冷却材流量を絞った運転サイク
ル前半では、ウォーターロッド流路内において液相流が
存在する炉心下部で減速材密度が大きく、蒸気相が存在
する炉心上部で減速材密度が小さくなる。従って、運転
サイクルの前半では、主に原子炉下部が燃焼し、炉心上
部ではウラン238からプルトニウム239への転換が
図られ、運転サイクル後半には、サイクル前半で転換さ
れた炉心上部のプルトニウム239が主に燃焼に寄与す
るため、スペクトルシフト効果による燃料の燃焼効率が
高まる。
As shown in FIG. 20 in a fuel assembly constructed in this way, when the flow rate of coolant passing through the core decreases, the differential pressure at the entrance and exit of the water rod decreases, and the flow path is filled with steam. When the coolant flow rate increases, the differential pressure between the inlet and outlet increases, and the amount of steam in the flow path decreases significantly. Therefore, it becomes possible to significantly change the average void fraction within the fuel assembly, and it becomes possible to increase the reactivity at the end of the operation cycle. That is, in the first half of the operation cycle when the coolant flow rate is reduced, the moderator density is high in the lower part of the core where the liquid phase flow exists in the water rod flow path, and the moderator density is lower in the upper part of the core where the vapor phase exists. Therefore, in the first half of the operating cycle, the lower part of the reactor mainly burns, and in the upper part of the core, uranium-238 is converted to plutonium-239, and in the second half of the operating cycle, the plutonium-239 in the upper part of the core, which was converted in the first half of the cycle, is Since it mainly contributes to combustion, fuel combustion efficiency increases due to the spectral shift effect.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来提案の燃料集合体では、燃料集合体内平均ボイド率を
大幅に変化させるためには、前記提案のウォーターロッ
ドの出入口差圧を炉心流量で制御する必要がある。とこ
ろでBWRにおいては燃料集合体の冷却材流量は燃料集
合体の出力および軸方向出力分布に依存する。集合体出
力が大きいほどボイド量が大きく二相圧損の増加により
集合体の冷却材流量は減少する。また集合体出力は同じ
でも軸方向の出力分布が下方ピークの方がボイド量が大
きく、二相圧損の増加により集合体の冷却材流量は減少
する。この出力分布による集合体冷却材流量の変動幅は
20%にも及ぶ。図20に示すように、このウォーター
ロッドの平均ボイド率はウォーターロッドの微妙な出入
口差圧の変化によって大きく変化する。従って、例えば
炉心流量を110%定格にして運転している場合は、全
燃料集合体のウォーターロッドは低ボイド率の約10%
、炉心流量が70%定格の場合は高ボイド率の約70%
に確実に制御できたとしても、その中間の炉心流量では
集合体の出力に依存して10%ボイド、70%ボイドと
大きなばらつきを生じることになる。その結果集合体の
出力をオンラインで監視、シミュレートする3次元核熱
水力計算プログラムの評価結果と炉内核計装の信号の誤
差が大きくなり、炉内の精度の良い熱的制限(MCPR
、MLHGR)の評価にとって不利になる欠点があった
。また従来提案のウォーターロッドではウォーターロッ
ド内のボイド率を大幅に変えるスペクトルシフト運転を
するには、このような大幅な炉心流量の変更をする必要
があり、MCPR等の制限上、流量を絞れない場合ウォ
ーターロッドによるスペクトルシフトができない欠点が
あった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the previously proposed fuel assembly, in order to significantly change the average void fraction within the fuel assembly, the differential pressure at the entrance and exit of the proposed water rod must be controlled by the core flow rate. There is a need. By the way, in a BWR, the coolant flow rate of the fuel assembly depends on the output of the fuel assembly and the axial output distribution. As the aggregate output increases, the amount of voids increases and the two-phase pressure drop increases, causing the coolant flow rate of the aggregate to decrease. Furthermore, even if the aggregate output is the same, the amount of voids is larger when the axial power distribution has a downward peak, and the coolant flow rate of the aggregate decreases due to an increase in two-phase pressure loss. The range of variation in the aggregate coolant flow rate due to this output distribution is as much as 20%. As shown in FIG. 20, the average void fraction of this water rod changes greatly depending on subtle changes in the differential pressure at the entrance and exit of the water rod. Therefore, for example, when operating with a core flow rate of 110% rated, the water rods of all fuel assemblies are approximately 10% of the low void fraction.
, when the core flow rate is rated at 70%, the high void rate is approximately 70%
Even if it were possible to reliably control the core flow rate, there would be large variations between 10% void and 70% void depending on the output of the assembly at core flow rates in between. As a result, the error between the evaluation results of the three-dimensional nuclear thermal-hydraulic calculation program that monitors and simulates the output of the assembly online and the signals of the nuclear instrumentation in the reactor becomes large, and the accurate thermal limit (MCPR) inside the reactor increases.
, MLHGR) had disadvantages for evaluation. In addition, with conventionally proposed water rods, in order to perform spectrum shift operation that significantly changes the void ratio within the water rod, it is necessary to make such a significant change in the core flow rate, and due to limitations such as MCPR, the flow rate cannot be reduced. In this case, there was a drawback that the spectrum could not be shifted by the water rod.

【0017】本発明の目的は、上記の欠点をなくし、炉
心流量、および燃料集合体の出力分布に関係なく定格出
力近傍の高出力では自由にウォーターロッド内のボイド
率変化によるスペクトルシフト運転を行える燃料集合体
を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and to enable spectrum shift operation by freely changing the void ratio in the water rod at high power near the rated power, regardless of the core flow rate and the power distribution of the fuel assembly. Our objective is to provide fuel assemblies.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的は、上部タイプ
レートと、下部タイプレートと、上端部が前記上部タイ
プレートに保持され下端部が下部タイプレートに保持さ
れ内部に複数の燃料ペレットを充填した複数の燃料棒と
を有し、冷却材流路を構成する角筒状のチャンネルボッ
クス内に収容されている燃料集合体において、前記燃料
棒間に配置されたウォーターロッドを有し、前記ウォー
ターロッドが、燃料棒支持部よりも下方の領域に開口し
た冷却材入り口を有する冷却材上昇流路と、前記冷却材
上昇流路に連絡されて前記燃料棒支持部よりも上方の領
域に開口した冷却材吐出口と、前記冷却材上昇流路内に
おける冷却材の流れ方向とは逆に下方に冷却材を導く冷
却材下降流路とを備え、前記上昇流路の下端開口は燃料
棒冷却のための炉水流れと隔離されていることを特徴と
した燃料集合体によって達成される。
[Means for Solving the Problems] The above object is to provide an upper tie plate, a lower tie plate, an upper end portion held by the upper tie plate, a lower end portion held by the lower tie plate, and a plurality of fuel pellets filled inside. In the fuel assembly, the fuel assembly has a plurality of fuel rods disposed between the fuel rods and is housed in a rectangular cylindrical channel box constituting a coolant flow path. A rod includes a coolant ascending passage having a coolant inlet opening in a region below the fuel rod support, and a coolant ascending passage communicating with the coolant rising passage and opening in a region above the fuel rod support. It includes a coolant discharge port and a coolant downward flow path that guides the coolant downward in the opposite direction to the flow direction of the coolant in the coolant upward flow path, and the lower end opening of the upward flow path is for cooling the fuel rods. This is achieved by a fuel assembly that is characterized by being isolated from the reactor water flow.

【0019】[0019]

【作用】本発明によれば、ウォーターロッドの下端開口
から取り入れられる冷却材の水温が低い時は、ウォータ
ーロッド内でのボイド発生量が小さくウォーターロッド
内は5%以下のボイド率となり、逆に水温が高い時はボ
イド発生量が大きくウォーターロッド内は80%以上の
ボイド率となる。
[Operation] According to the present invention, when the temperature of the coolant taken in from the opening at the lower end of the water rod is low, the amount of voids generated within the water rod is small, and the void ratio inside the water rod is less than 5%; When the water temperature is high, the amount of voids generated is large and the void ratio inside the water rod is over 80%.

【0020】[0020]

【実施例】以下本発明は実施例について図面を参照して
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawings.

【0021】本実施例に係る原子炉は、圧力容器62の
中に炉心シュラウド63で囲まれた炉心7を内蔵してお
り、炉心7は、上部炉心格子板73と炉心支持板72に
よって燃料集合体10を保持する。燃料集合体10で囲
まれた十字形の制御棒6が炉心7の下部から挿入され上
下に駆動される。図2に示すように、前記駆動は、炉心
7の下方にあって燃料集合体10の重量を受け、炉心7
から制御棒6を下方に引き抜いた時制御棒を収容する制
御棒案内管61の内部を貫通する駆動軸を作動させる制
御棒駆動部65によってなされる。制御棒駆動部65は
、下部プレナム66の炉水より低温の冷却水によって冷
却され(またはパージ水が注入され)、その冷却水は制
御棒案内管61内を通って炉心7に導かれる。前記制御
棒駆動部冷却水を供給する系統は、制御棒駆動水ポンプ
80、フローコントロールバルブ82、熱交換器83、
フローコントロールバルブ84、温度センサー85によ
り構成される。熱交換器83に供給される熱水は原子炉
冷却材浄化系の取り込み配管から分岐してもよい。
The nuclear reactor according to this embodiment has a reactor core 7 surrounded by a core shroud 63 in a pressure vessel 62. Hold the body 10. A cross-shaped control rod 6 surrounded by a fuel assembly 10 is inserted from the bottom of the reactor core 7 and driven up and down. As shown in FIG. 2, the drive is located below the core 7 and receives the weight of the fuel assembly 10.
This is done by a control rod drive unit 65 that operates a drive shaft that passes through the inside of a control rod guide tube 61 that accommodates the control rod when the control rod 6 is pulled out downward from the control rod. The control rod drive section 65 is cooled by cooling water (or purge water is injected) that is lower temperature than the reactor water in the lower plenum 66, and the cooling water is guided to the reactor core 7 through the control rod guide tube 61. The system for supplying the control rod drive unit cooling water includes a control rod drive water pump 80, a flow control valve 82, a heat exchanger 83,
It is composed of a flow control valve 84 and a temperature sensor 85. The hot water supplied to the heat exchanger 83 may be branched from the intake pipe of the reactor coolant purification system.

【0022】本実施例による燃料集合体を図3、図4に
示す。燃料集合体10は、燃料棒11、上部タイプレー
ト12、下部タイプレート13a、燃料スペーサ16、
チャンネルボックス17、ウォーターロッド19および
燃料支持金具20からなっている。燃料棒11の上下端
部は、上部タイプレート12および下部タイプレート1
3aにて保持される。ウォーターロッド19も、両端部
が上部タイプレート12および下部タイプレート13a
に保持される。燃料スペーサ16は、燃料集合体10の
軸方向に複数配置され、燃料棒11、およびウォーター
ロッド19の相互間の間隙を適切に保持する。燃料スペ
ーサ16の軸方向の位置はウォーターロッド19によっ
て保持される。チャンネルボックス17は、燃料支持金
具20にネジ22によって取り付けられ、燃料スペーサ
16で保持された燃料棒11の束4本の外周を取り囲み
、制御棒を囲む大型の燃料集合体を構成する(図4参照
)。下部タイプレート13aは燃料支持金具20の上に
載り、上端部に燃料棒支持部14aを有し、しかも燃料
棒支持部14aの下方に空間15を有している。燃料棒
支持部14aが、燃料棒11およびウォーターロッド1
9の下端部を支持している。燃料棒11は、図5に示す
ように上部端栓46および下部端栓47にて両端が密封
された被覆管45内に多数の燃料ペレット48を装荷し
たものである。ガスプレナム49が、被覆管45内の上
端部に設けられている。ウォーターロッド19の直径は
燃料棒11の外径より大きく、燃料集合体10の横断面
の中央部に配置されている。
A fuel assembly according to this embodiment is shown in FIGS. 3 and 4. The fuel assembly 10 includes fuel rods 11, an upper tie plate 12, a lower tie plate 13a, a fuel spacer 16,
It consists of a channel box 17, a water rod 19, and a fuel support fitting 20. The upper and lower ends of the fuel rods 11 are connected to an upper tie plate 12 and a lower tie plate 1.
It is held at 3a. The water rod 19 also has both ends connected to the upper tie plate 12 and the lower tie plate 13a.
is maintained. A plurality of fuel spacers 16 are arranged in the axial direction of the fuel assembly 10 and maintain appropriate gaps between the fuel rods 11 and the water rods 19. The axial position of the fuel spacer 16 is maintained by a water rod 19. The channel box 17 is attached to the fuel support fitting 20 with screws 22, surrounds the outer periphery of the four bundles of fuel rods 11 held by the fuel spacer 16, and constitutes a large fuel assembly surrounding the control rods (FIG. 4). reference). The lower tie plate 13a rests on the fuel support fitting 20, has a fuel rod support part 14a at its upper end, and has a space 15 below the fuel rod support part 14a. The fuel rod support portion 14a supports the fuel rod 11 and the water rod 1.
It supports the lower end of 9. The fuel rod 11 has a large number of fuel pellets 48 loaded in a cladding tube 45 whose both ends are sealed with an upper end plug 46 and a lower end plug 47, as shown in FIG. A gas plenum 49 is provided at the upper end within the cladding tube 45 . The diameter of the water rod 19 is larger than the outer diameter of the fuel rod 11, and the water rod 19 is arranged at the center of the cross section of the fuel assembly 10.

【0023】本発明の特徴であるウォーターロッド19
の詳細構造を図6により説明する。ウォーターロッド1
9は、内管35、外管36、スペーサ37からなる。内
管35はスペーサ37によって保持され、外管36の上
端は端栓38で封じられており、端栓38は上部が上部
タイプレート12内に挿入され保持されている。内管3
5は端栓38の下方で連結口34を有し、内管内の流路
40(冷却材上昇流路)と環状部の流路41(冷却材下
降流路)とを結ぶ。スペーサ37は環状部の冷却材下降
流路41を確保できるように開口部を有している。外管
36の下端は燃料棒支持部14aより上方に位置する環
状端39で封じられており、下部に冷却材吐出口43を
有する。内管35の下端は下部タイプレート13aの燃
料棒支持部14aを貫通して空間15に開口する冷却材
入り口42aを有する。開口42aはラッパ状に開口が
拡管されている。
Water rod 19 which is a feature of the present invention
The detailed structure will be explained with reference to FIG. water rod 1
9 consists of an inner tube 35, an outer tube 36, and a spacer 37. The inner tube 35 is held by a spacer 37, and the upper end of the outer tube 36 is sealed with an end plug 38. The upper end of the end plug 38 is inserted into and held within the upper tie plate 12. Inner tube 3
5 has a connecting port 34 below the end plug 38, which connects a flow path 40 (coolant upward flow path) in the inner tube and a flow path 41 (coolant downward flow path) in the annular portion. The spacer 37 has an opening so that the coolant descending flow path 41 in the annular portion can be secured. The lower end of the outer tube 36 is sealed with an annular end 39 located above the fuel rod support portion 14a, and has a coolant discharge port 43 at the lower portion. The lower end of the inner tube 35 has a coolant inlet 42a that penetrates the fuel rod support portion 14a of the lower tie plate 13a and opens into the space 15. The opening 42a is expanded into a trumpet shape.

【0024】燃料支持金具20は制御棒案内管61の上
にはめ込まれ、下部側面に冷却材入り口21を制御棒案
内管の開口部25と面する位置に有する。前記冷却材入
り口21は4本の各燃料束に1個ずつ設けられている。 燃料支持金具20には冷却水案内管24が燃料支持金具
20の底部と案内管支持板23によって固定され、冷却
水案内管24の上端は前記本発明のウォーターロッド1
9の下端の開口42aの中へ挿入される。案内管支持板
23には冷却材を通す開口が設けられている。また燃料
支持金具の中央には十字形の開口部が設けられ、図4の
ように燃料集合体の中央に十字形の制御棒6が挿入され
る案内をなしている。
The fuel support fitting 20 is fitted onto the control rod guide tube 61 and has a coolant inlet 21 on the lower side face at a position facing the opening 25 of the control rod guide tube. One coolant inlet 21 is provided for each of the four fuel bundles. A cooling water guide pipe 24 is fixed to the fuel support fitting 20 by the bottom of the fuel support fitting 20 and a guide pipe support plate 23, and the upper end of the cooling water guide pipe 24 is connected to the water rod 1 of the present invention.
9 into the opening 42a at the lower end. The guide tube support plate 23 is provided with an opening through which a coolant passes. A cross-shaped opening is provided in the center of the fuel support fitting, and serves as a guide for inserting a cross-shaped control rod 6 into the center of the fuel assembly, as shown in FIG.

【0025】本実施例による燃料集合体はBWRの炉心
に装荷されて運転される。炉心の燃料集合体を冷却する
水は、給水スパージャー75から注入される給水と、炉
心から出た蒸気、水の二相流を蒸気セパレータ68およ
び蒸気乾燥器69によって分離された高温水が混合して
ダウンカマー(圧力容器62と炉心シュラウド63の間
の環状部)を下降し、再循環ポンプ64によって加圧さ
れ下部プレナム66へ入る。下部プレナム66に入った
水は制御棒案内管61の上部の開口25と燃料支持金具
20の冷却材入り口21を通り、下部タイプレート13
aの燃料棒支持部14aに設けられた貫通口(図3中で
は省略)を通って燃料棒11の間の冷却水流路に導かれ
る。冷却水の一部は燃料支持金具に設けられたリーク孔
からバイパス流路へ流れる。
The fuel assembly according to this embodiment is loaded into the core of a BWR and operated. The water that cools the fuel assemblies in the core is a mixture of feed water injected from the feed water sparger 75 and high-temperature water obtained by separating the two-phase flow of steam and water from the core by a steam separator 68 and a steam dryer 69. The downcomer (the annulus between the pressure vessel 62 and the core shroud 63) is then pressurized by the recirculation pump 64 and enters the lower plenum 66. The water entering the lower plenum 66 passes through the opening 25 in the upper part of the control rod guide tube 61 and the coolant inlet 21 of the fuel support fitting 20, and then passes through the lower tie plate 13.
The cooling water is guided to the cooling water flow path between the fuel rods 11 through a through hole (omitted in FIG. 3) provided in the fuel rod support portion 14a of a. A portion of the cooling water flows from the leak hole provided in the fuel support fitting to the bypass flow path.

【0026】制御棒駆動部65は、下部プレナム66の
濾水より低温の冷却水によって冷却され(またはパージ
水が注入され)、その冷却水は制御棒案内管61内を通
って炉心7に導かれる。制御棒案内管の上端に位置する
燃料支持金具下方の空間に流入した冷却水の一部は、案
内管24を通ってウォーターロッド19の冷却材入り口
42から冷却材上昇流路40内に流入し、さらに下降流
路41を介して吐出口43から燃料棒支持部14aより
上方の位置の冷却水流路に吐出される。残りの燃料支持
金具20の中央の十字形の開口からバイパス流路へ流れ
る。
The control rod drive section 65 is cooled by cooling water (or purge water is injected) that is lower temperature than the filtered water in the lower plenum 66, and the cooling water is guided into the core 7 through the control rod guide tube 61. It will be destroyed. A portion of the cooling water that has flowed into the space below the fuel support fitting located at the upper end of the control rod guide tube passes through the guide tube 24 and flows into the coolant ascending passage 40 from the coolant inlet 42 of the water rod 19. , and is further discharged from the discharge port 43 via the downward flow path 41 to the cooling water flow path located above the fuel rod support portion 14a. The fuel flows from the central cross-shaped opening of the remaining fuel support fittings 20 to the bypass flow path.

【0027】冷却材吐出口43から吐出される冷却水は
、冷却材入り口42aから流入する冷却水の流量の多少
および水温に応じて液相または蒸気相となる。
The cooling water discharged from the coolant discharge port 43 becomes a liquid phase or a vapor phase depending on the flow rate of the cooling water flowing in from the coolant inlet 42a and the water temperature.

【0028】図13に示すように制御棒駆動部冷却水の
温度が高い場合、ウォーターロッド19の内部は中性子
およびガンマ線による加熱と熱伝導によるボイドが発生
し、吐出口43および流路40,41の圧損が増加し、
入り口42aと出口43の差圧とウォーターロッド流路
内の圧損および水頭とバランスするまで内管40の水位
が下がる。その結果ウォーターロッド内は蒸気が充満す
る。
As shown in FIG. 13, when the temperature of the control rod drive unit cooling water is high, voids are generated inside the water rod 19 due to heating by neutrons and gamma rays and heat conduction, and the discharge port 43 and flow paths 40, 41 pressure drop increases,
The water level in the inner pipe 40 decreases until it balances with the differential pressure between the inlet 42a and the outlet 43, the pressure loss in the water rod flow path, and the water head. As a result, the inside of the water rod is filled with steam.

【0029】図14に示すように制御棒駆動部冷却水の
温度が低い場合、ウォーターロッド19の内部は中性子
およびガンマ線による加熱と熱伝導によるボイド発生が
少なく非沸騰の冷却水が流れる。
As shown in FIG. 14, when the temperature of the control rod driving unit cooling water is low, non-boiling cooling water flows inside the water rod 19 with less void generation due to heating by neutrons and gamma rays and heat conduction.

【0030】本実施例の燃料集合体10をBWRの炉心
に装荷した場合の作用を述べる。100%定格出力を炉
心流量80−115%の間で確保する例で説明する。運
転サイクルの大半の期間(約70−80%)炉心流量を
80%に保ち、制御棒による反応度調整で燃料の燃焼に
よる反応度変化に対応する。この時、全制御棒を炉心の
燃料有効部から全引き抜きしても定格出力が維持できな
くなった時点から、炉心流量を増加させ、さらに制御棒
駆動部冷却水温度を低下させながらサイクル末で最大炉
心流量の115%にする。
The operation when the fuel assembly 10 of this embodiment is loaded into the core of a BWR will be described. An example will be explained in which 100% rated output is secured at a core flow rate between 80% and 115%. The core flow rate is maintained at 80% for most of the operating cycle (approximately 70-80%), and reactivity changes due to fuel combustion are responded to by adjusting reactivity using control rods. At this time, from the point at which the rated output cannot be maintained even if all control rods are completely withdrawn from the fuel active part of the reactor core, the core flow rate is increased and the control rod drive cooling water temperature is lowered until the maximum power is reached at the end of the cycle. Make it 115% of the core flow rate.

【0031】制御棒駆動部冷却水は、制御棒駆動水ポン
プ80の回転数またはフローコントロールバルブ82,
84の開度によって駆動部冷却水の温度が制御できる。
The control rod drive unit cooling water is supplied to the control rod drive water pump 80 at the rotational speed or the flow control valve 82,
The temperature of the driving unit cooling water can be controlled by the opening degree of the opening 84.

【0032】本発明のウォーターロッドでは図20に示
されるような炉心流量による出入口差圧−ボイド率特性
ではなく、再循環ポンプによる炉心の冷却水の流れから
隔離された制御棒駆動部冷却水を使用しているので、炉
心流量または燃料集合体冷却チャンネル流量とは独立に
制御でき、従来提案のウォーターロッドで生じていた出
力分布による集合体間のウォーターロッド内ボイドの有
無のばらつきが無くなる。その結果、本発明によれば、
炉心流量100%以下のサイクル大半の期間(約80%
以上)に亘って炉心流量、燃料集合体の出力レベルや軸
方向出力分布に影響されることなく、制御棒駆動部の冷
却水温度の制御によってウォーターロッド19の内部に
ボイドが生じており、中性子の減速効果を抑制してプル
トニウム239の生成を促進する。
In the water rod of the present invention, the control rod drive cooling water isolated from the core cooling water flow by the recirculation pump is used instead of the inlet/outlet differential pressure-void ratio characteristic depending on the core flow rate as shown in FIG. Since it is used, it can be controlled independently of the core flow rate or the fuel assembly cooling channel flow rate, and the variations in the presence or absence of voids in the water rods between the assemblies due to the power distribution that occurred with the conventionally proposed water rods are eliminated. As a result, according to the present invention:
Most of the cycle period when the core flow rate is below 100% (approximately 80%
(above), voids are generated inside the water rods 19 by controlling the cooling water temperature of the control rod drive section, without being affected by the core flow rate, the output level of the fuel assembly, or the axial power distribution. This suppresses the deceleration effect of plutonium-239 and promotes the production of plutonium-239.

【0033】また、原子炉の起動時、停止時に炉心流量
によって原子炉出力を大幅に変更する時もウォーターロ
ッド内を高ボイド率に維持することによって、原子炉の
流量−出力曲線の傾きが大きくなって炉心出力の制御が
し易いという利点は従来提案の通り保持できる。
[0033] Furthermore, by maintaining a high void ratio in the water rod even when the reactor output is changed significantly depending on the core flow rate during reactor startup and shutdown, the slope of the reactor flow rate-output curve is increased. Therefore, the advantage of easy control of core power can be maintained as in the conventional proposal.

【0034】さらに、ウォーターロッド内のボイド率が
制御棒駆動部冷却水温度によって正確に制御できるので
、炉心の3次元核熱水力シミュレーションコードによる
熱的制限、出力分布、燃焼度分布、反応度評価の精度が
向上し炉心の性能監視の精度が高まる。
Furthermore, since the void fraction in the water rod can be accurately controlled by the control rod drive cooling water temperature, thermal limitations, power distribution, burnup distribution, and reactivity can be easily controlled by the three-dimensional nuclear thermal-hydraulic simulation code of the reactor core. The accuracy of evaluation will improve and the accuracy of core performance monitoring will increase.

【0035】図4の第1の実施例に示すウォーターロッ
ドは、図6に示すように、冷却材上昇流路と冷却材下降
流路を有しているが、図7に示した例は冷却材上昇流路
のみの例である。この場合は上部の開口43aが十分絞
られた小口径の孔である。この場合出口孔の径を余り小
さくしないように開口42aのすぐ上にオリフィスのよ
うな流路抵抗体を設けてもよい(図示せず)。
The water rod shown in the first embodiment of FIG. 4 has a coolant upward flow path and a coolant downward flow path, as shown in FIG. This is an example of only the material ascending flow path. In this case, the upper opening 43a is a sufficiently narrowed hole with a small diameter. In this case, a flow path resistor such as an orifice may be provided just above the opening 42a (not shown) so as not to reduce the diameter of the exit hole too much.

【0036】図8に示す燃料集合体10aは、図4に示
した外管が角管形状のウォーターロッド19を1本有す
る例と異なり、前記ウォーターロッド19は丸形のウォ
ーターロッドを有する燃料集合体10aの例である(図
は集合体の4分の1の部分を示してある)。
The fuel assembly 10a shown in FIG. 8 is different from the example shown in FIG. 4 in which the outer tube has one square tube-shaped water rod 19, and the water rod 19 is a fuel assembly having a round water rod. This is an example of a body 10a (the figure shows a quarter of the aggregate).

【0037】図9はウォーターロッドの替わりにウォー
タークロス50を有した例である(図は燃料集合体の4
分の1の部分を示している)。この例では、チャンネル
ボックス17aは燃料支持部20と結合されている。4
個の小燃料束がそれぞれ上下タイプレートを有し、ウォ
ータークロス50とチャンネルボックス17aで囲まれ
た空間に配され、燃料支持金具20の上に下部タイプレ
ート13aが載る構造である。ウォータークロスを構成
する4枚のL形板材51とチャンネルボックス壁とで囲
まれた部分の冷却材流路53,54が、前記のウォータ
ーロッドと同じ働きをする。
FIG. 9 shows an example in which a water cross 50 is used instead of the water rod (the figure shows four points in the fuel assembly).
). In this example, the channel box 17a is coupled to the fuel support section 20. 4
Each of the small fuel bundles has an upper and lower tie plate, and is arranged in a space surrounded by a water cloth 50 and a channel box 17a, with a lower tie plate 13a resting on a fuel support fitting 20. The coolant flow paths 53 and 54 in the portion surrounded by the four L-shaped plates 51 and the channel box wall constituting the water cross function in the same way as the water rods described above.

【0038】図10に図9のB−B矢視図を示す。ウォ
ータークロス50の上下端部は封じられており、スペー
サ52が間隔を保持する。ウォータークロスの中心に内
管35がはめ込まれ、内管35はL形材51によって保
持される。内管35は上端カバー材55の下方で連絡口
34を有し、内管内の流路53(冷却材上昇流路)と翼
状部の流路54(冷却材下降流路)とを結ぶ。翼状部の
下端は燃料棒支持部14aより下方に位置する下端カバ
ー材56で封じられており、燃料棒支持部14aより上
方に冷却材吐出口43を有する。内管35の下端は燃料
支持金具20を貫通し、冷却材案内管24を構成し、燃
料支持金具20の底部と案内管支持板23によって固定
されている。冷却材案内管24の下端に開口42bを有
する。
FIG. 10 shows a view taken along the line B--B in FIG. 9. The upper and lower ends of the water cloth 50 are sealed, and a spacer 52 maintains the distance. An inner tube 35 is fitted into the center of the water cloth, and the inner tube 35 is held by an L-shaped member 51. The inner tube 35 has a communication port 34 below the upper end cover material 55, which connects a flow path 53 (coolant upward flow path) in the inner tube and a flow path 54 (coolant downward flow path) in the wing-shaped portion. The lower end of the wing-shaped portion is sealed with a lower end cover member 56 located below the fuel rod support portion 14a, and has a coolant discharge port 43 above the fuel rod support portion 14a. The lower end of the inner tube 35 passes through the fuel support fitting 20 to constitute the coolant guide tube 24, and is fixed to the bottom of the fuel support fitting 20 and the guide tube support plate 23. The coolant guide pipe 24 has an opening 42b at its lower end.

【0039】燃料支持金具20は制御棒案内管の上には
め込まれ、下部側面に冷却材入り口21を制御棒案内管
の開口部25と面する位置に有する。前記冷却材入り口
21は、ウォータークロスを囲む4小燃料束単位に各1
個ずつ設けられている。案内管支持板23に冷却材を通
る開口が設けられている。また燃料支持金具20の中央
には十字形の開口部が設けられ、図9のように燃料集合
体の中央に十字形の制御棒6が挿入される案内をしてい
る。
The fuel support fitting 20 is fitted onto the control rod guide tube, and has a coolant inlet 21 on its lower side facing the opening 25 of the control rod guide tube. The coolant inlet 21 is provided in each of the four small fuel bundles surrounding the water cloth.
They are provided one by one. The guide tube support plate 23 is provided with an opening through which the coolant passes. Further, a cross-shaped opening is provided in the center of the fuel support fitting 20 to guide the insertion of the cross-shaped control rod 6 into the center of the fuel assembly as shown in FIG.

【0040】冷却水は制御棒案内管の開口25と燃料支
持金具20の冷却材入り口21を通って下部タイプレー
ト13aの燃料支持金具14aに設けられた貫通口(図
10中では省略)を通って燃料棒11の間の冷却水流路
に導かれる。冷却水の一部は燃料支持金具に設けられた
リーク孔からバイパス流路へ流れる。
The cooling water passes through the opening 25 of the control rod guide tube and the coolant inlet 21 of the fuel support fitting 20, and then through the through hole (not shown in FIG. 10) provided in the fuel support fitting 14a of the lower tie plate 13a. The cooling water is guided to the cooling water flow path between the fuel rods 11. A portion of the cooling water flows from the leak hole provided in the fuel support fitting to the bypass flow path.

【0041】制御棒駆動部65は下部プレナム66の濾
水より低温の冷却水によって冷却され(またはパージ水
が注入され)、その冷却水は制御棒案内管61内を通っ
て炉心7に導かれる。制御棒案内管の上端に位置する燃
料支持金具下方の空間に流入した冷却水の一部は、案内
管24を通ってウォータークロス50の冷却材上昇流路
53内に流入し、さらに下降流路54を介して吐出口4
3から燃料支持金具14aより上方の位置の冷却水流路
に吐出される。残りは燃料支持金具20の中央の十字形
の開口からバイパス流路へ流れる。
The control rod drive section 65 is cooled by cooling water (or purge water is injected) that is lower temperature than the filtered water in the lower plenum 66, and the cooling water is guided into the reactor core 7 through the control rod guide tube 61. . A portion of the cooling water that has flowed into the space below the fuel support fitting located at the upper end of the control rod guide tube flows through the guide tube 24 into the coolant upward flow path 53 of the water cross 50, and further into the downward flow path. outlet 4 via 54
3 to the cooling water flow path located above the fuel support fitting 14a. The remainder flows from the cross-shaped opening in the center of the fuel support fitting 20 to the bypass flow path.

【0042】冷却材吐出口43から吐出される冷却水は
、冷却材入り口42bから流入する冷却水の流量の多少
および水温に応じて液相または蒸気相となる。これによ
りウォータークロスを有する燃料集合体においても第1
の実施例と同じように制御棒駆動部冷却水の温度または
流量により、ボイド率の確実な制御ができる。
The cooling water discharged from the coolant discharge port 43 becomes a liquid phase or a vapor phase depending on the flow rate of the cooling water flowing in from the coolant inlet 42b and the water temperature. As a result, even in fuel assemblies with water cross, the first
As in the embodiment, the void ratio can be reliably controlled by controlling the temperature or flow rate of the control rod drive cooling water.

【0043】なお、内管35を無くし吐出口43aを上
部に設けた図12のような冷却材上昇流路53のみの構
造にすることによって、ウォータークロスを有する燃料
集合体においても、第2の実施例と同じように制御棒駆
動部冷却水の流量または温度により、ボイド率の確実な
制御ができる。
Furthermore, by eliminating the inner pipe 35 and using only the coolant ascending flow path 53 as shown in FIG. As in the embodiment, the void ratio can be reliably controlled by controlling the flow rate or temperature of the control rod drive section cooling water.

【0044】また本発明の燃料集合体では制御棒を囲む
4個の燃料束を大型のチャンネルボックスで囲み、チャ
ンネルボックスと燃料支持金具をネジ固着しているが、
これはウォーターロッドの下端冷却材取り入れ口42a
と冷却材案内管24の噛み合わせがスムーズに適合する
のに適しているからである。
Furthermore, in the fuel assembly of the present invention, the four fuel bundles surrounding the control rods are surrounded by a large channel box, and the channel box and fuel support fittings are fixed with screws.
This is the lower end coolant intake port 42a of the water rod.
This is because it is suitable for smooth engagement of the coolant guide pipe 24 and the coolant guide pipe 24.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、燃料集合体内部のウォ
ーターロッドまたはウォータークロス内のボイド率の大
きな変化幅が確実に制御でき、核燃料物質の有効利用が
図れる。さらに、その結果、BWRの炉心においてウォ
ーターロッドまたはウォータークロス内のボイド率の制
御をするスペクトルシフト運転炉心のより正確なシミュ
レーション評価ができる。
According to the present invention, it is possible to reliably control the large range of variation in the void ratio within the water rod or water cross inside the fuel assembly, and the effective use of nuclear fuel material can be achieved. Furthermore, as a result, a more accurate simulation evaluation of a spectrum-shift operating core that controls the void fraction in water rods or water crosses in a BWR core can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明による原子炉の実施例を示す縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a nuclear reactor according to the present invention.

【図2】本発明による制御棒駆動部の冷却水系を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a cooling water system of a control rod drive section according to the present invention.

【図3】本発明による燃料集合体の一実施例を示す縦断
面図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a fuel assembly according to the present invention.

【図4】図3のA−A線断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 3;

【図5】図3に示された燃料棒の部分断面図。FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the fuel rod shown in FIG. 3;

【図6】図3に示されたウォーターロッドの詳細構造を
示す縦断面図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the detailed structure of the water rod shown in FIG. 3;

【図7】ウォーターロッドの第2の実施例を示す縦断面
図。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the water rod.

【図8】図3においてウォーターロッドの形状の異なっ
た例を示す部分横断面図。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a different example of the shape of the water rod in FIG. 3;

【図9】ウォータークロスを有する燃料集合体の場合の
部分横断面図。
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a fuel assembly with a water cross.

【図10】図9に示した燃料集合体の縦断面図。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the fuel assembly shown in FIG. 9;

【図11】ウォータークロスの一実施例を示す縦断面図
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing one embodiment of the water cloth.

【図12】ウォータークロスの一実施例を示す縦断面図
FIG. 12 is a vertical cross-sectional view showing one embodiment of the water cloth.

【図13】ウォーターロッドの作用を説明する図。FIG. 13 is a diagram explaining the action of the water rod.

【図14】ウォーターロッドの作用を説明する図。FIG. 14 is a diagram explaining the action of the water rod.

【図15】スペクトルシフト運転を実施しない場合およ
びそれを実施した場合における燃焼度に対する中性子無
限増倍率の変化を示す特性図。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the change in the infinite neutron multiplication factor with respect to the burnup when spectrum shift operation is not performed and when it is performed.

【図16】従来の燃料集合体を示す縦断面図。FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing a conventional fuel assembly.

【図17】ウォータークロスを有する従来の燃料集合体
を示す横断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a conventional fuel assembly having a water cross.

【図18】スペクトルシフト運転用のウォーターロッド
を有する従来の燃料集合体を示す縦断面図。
FIG. 18 is a longitudinal cross-sectional view showing a conventional fuel assembly with water rods for spectral shift operation.

【図19】図18に示す燃料集合体のウォーターロッド
の縦断面図。
19 is a longitudinal sectional view of a water rod of the fuel assembly shown in FIG. 18.

【図20】図19に示したウォーターロッドのボイド率
と出入口差圧との関係を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the void ratio and the differential pressure at the inlet and outlet of the water rod shown in FIG. 19;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6  制御棒 7  炉心 10  燃料集合体 11  燃料棒 12  上部タイプレート 13  下部タイプレート 14a  燃料棒支持部 17  チャンネルボックス 19  ウォーターロッド 21  冷却材取り入れ口 24  冷却材案内管 25  開口 35  内管 36  外管 38  端栓 40  冷却材上昇流路 41  冷却材下降流路 42  冷却材入り口 43  吐出口 46  上部端栓 47  下部端栓 6 Control rod 7 Reactor core 10 Fuel assembly 11 Fuel rod 12 Upper tie plate 13 Lower tie plate 14a Fuel rod support part 17 Channel box 19 Water rod 21 Coolant intake 24 Coolant guide pipe 25 Opening 35 Inner pipe 36 Outer tube 38 End plug 40 Coolant ascending flow path 41 Coolant descending flow path 42 Coolant inlet 43 Discharge port 46 Upper end plug 47 Lower end plug

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】上部タイプレートと、下部タイプレートと
、上端部が前記上部タイプレートに保持され下端部が下
部タイプレートに保持され内部に複数の燃料ペレットを
充填した複数の燃料棒と、前記燃料棒間に配置されたウ
ォーターロッドと、前記燃料棒およびウォーターロッド
の結束体を囲繞し冷却材流路を構成する角筒状のチャン
ネルボックスとから成る燃料集合体において、前記ウォ
ーターロッドが、燃料棒支持部よりも下方の領域に開口
した冷却材入り口を有する冷却材上昇流路と、前記冷却
材上昇流路に連結されて前記燃料棒支持部よりも上方の
領域に開口した冷却材吐出口と、前記冷却材上昇流路内
における冷却材の流れ方向とは逆に下方に冷却材を導く
冷却材下降流路とを備え、上昇流路の下端開口は燃料棒
冷却のための冷却材の流れと隔離されていることを特徴
とする燃料集合体。
1. An upper tie plate, a lower tie plate, a plurality of fuel rods having upper ends held by the upper tie plate, lower ends held by the lower tie plate, and filled with a plurality of fuel pellets; In a fuel assembly consisting of water rods arranged between fuel rods and a rectangular cylindrical channel box surrounding the bundle of fuel rods and water rods and forming a coolant flow path, the water rods a coolant ascending passage having a coolant inlet opening in a region below the rod support; and a coolant discharge port connected to the coolant ascending passage and opening in a region above the fuel rod support. and a coolant downward flow path that guides the coolant downward in the opposite direction to the flow direction of the coolant in the coolant upward flow path, and a lower end opening of the upward flow path is provided with a coolant downward flow path for guiding the coolant for cooling the fuel rods. A fuel assembly characterized by being isolated from the flow.
JP3061899A 1991-03-26 1991-03-26 Fuel assemblies and reactors Expired - Fee Related JP3015487B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3061899A JP3015487B2 (en) 1991-03-26 1991-03-26 Fuel assemblies and reactors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3061899A JP3015487B2 (en) 1991-03-26 1991-03-26 Fuel assemblies and reactors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04296691A true JPH04296691A (en) 1992-10-21
JP3015487B2 JP3015487B2 (en) 2000-03-06

Family

ID=13184457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3061899A Expired - Fee Related JP3015487B2 (en) 1991-03-26 1991-03-26 Fuel assemblies and reactors

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3015487B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4409385A1 (en) * 1993-03-18 1994-09-29 Hitachi Ltd Fuel arrangement and method for producing water rods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4409385A1 (en) * 1993-03-18 1994-09-29 Hitachi Ltd Fuel arrangement and method for producing water rods

Also Published As

Publication number Publication date
JP3015487B2 (en) 2000-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3055820B2 (en) Fuel assembly and core
JP2533499B2 (en) Fuel assembly, nuclear reactor and operating method thereof
JPH0212087A (en) Fuel assembly for boiling water type nuclear reactor
US5100609A (en) Enhancing load-following and/or spectral shift capability in single-sparger natural circulation boiling water reactors
US5023047A (en) Nuclear reactor having an ascending cooling path much greater than the descending cooling path
KR890000412B1 (en) Spectrum Portable Pressurized Water Reactor
JP2009042110A (en) Reactor core
US20200194132A1 (en) Fuel Loading Method and Reactor Core
US5154880A (en) Nuclear fuel bundle with coolant bypass channel
US5167911A (en) Fuel assembly and boiling water reactor
JP3015487B2 (en) Fuel assemblies and reactors
US6337892B1 (en) Boiling water reactor core, boiling water reactor, and method of operating boiling water reactor
JP3160341B2 (en) Fuel assembly
JP6965200B2 (en) Fuel assembly
JPH04301791A (en) Fuel assembly
JPH04299283A (en) Fuel assembly of atomic reactor
JP2791077B2 (en) Fuel assembly
JP5078981B2 (en) Nuclear reactor core
JPH01162189A (en) fuel assembly
JPH01176983A (en) Fuel assembly
JP2509671B2 (en) How to operate a nuclear reactor
JP2550125B2 (en) Fuel assembly
JPH0244290A (en) fuel assembly
JPS63175797A (en) Control rods for boiling water reactors and methods of operating boiling water reactors using them
JPH04264291A (en) Fuel assembly

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071217

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091217

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091217

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101217

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees