JPH10170674A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
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- JPH10170674A JPH10170674A JP8328200A JP32820096A JPH10170674A JP H10170674 A JPH10170674 A JP H10170674A JP 8328200 A JP8328200 A JP 8328200A JP 32820096 A JP32820096 A JP 32820096A JP H10170674 A JPH10170674 A JP H10170674A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料経済性をほぼ維持しつつ、軸方向出力ピー
キング係数を低減可能な燃料集合体を提供する。 【解決手段】燃料集合体内に格子状に配置された燃料棒
の核分裂物質の濃縮度分布を工夫し、燃料集合体の最外
周に装荷する燃料棒の平均核分裂物質濃度が最外周以外
に装荷する燃料棒の平均核分裂物質濃度よりも大きく、
かつ可燃性毒物を含まない水平断面構造を燃料棒の上端
部及び下端部の全領域もしくはその一部に実現する。
キング係数を低減可能な燃料集合体を提供する。 【解決手段】燃料集合体内に格子状に配置された燃料棒
の核分裂物質の濃縮度分布を工夫し、燃料集合体の最外
周に装荷する燃料棒の平均核分裂物質濃度が最外周以外
に装荷する燃料棒の平均核分裂物質濃度よりも大きく、
かつ可燃性毒物を含まない水平断面構造を燃料棒の上端
部及び下端部の全領域もしくはその一部に実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料集合体に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】原子炉では、一定出力を得るのに必要な
核分裂物質量を減らし、燃料経済性を高めることが望ま
れている。これに対処するため、燃料棒の上端部及び下
端部における核分裂性物質の濃縮度を中央部より低下さ
せることにより軸方向に核分裂物質濃度分布をもたせ、
上下端部からの中性子の漏れを低減させることによって
燃料経済性を向上させる方法が一般に用いられている。
核分裂物質量を減らし、燃料経済性を高めることが望ま
れている。これに対処するため、燃料棒の上端部及び下
端部における核分裂性物質の濃縮度を中央部より低下さ
せることにより軸方向に核分裂物質濃度分布をもたせ、
上下端部からの中性子の漏れを低減させることによって
燃料経済性を向上させる方法が一般に用いられている。
【０００３】例えば、特開昭59−38684 号公報には、燃
料有効部の上端から燃料有効長の２／２４の長さを有す
る上端部及び燃料有効部の下端から燃料有効長の１／２
４の長さを有する下端部をもち、上下端部に対して天然
ウラン燃料を装荷した構成が記載されている。
料有効部の上端から燃料有効長の２／２４の長さを有す
る上端部及び燃料有効部の下端から燃料有効長の１／２
４の長さを有する下端部をもち、上下端部に対して天然
ウラン燃料を装荷した構成が記載されている。
【０００４】また、特開昭62−140091号公報には、部分
長水ロッドを用いた燃料集合体で、部分長水ロッドの上
方にある燃料有効部のうち、水ロッドに最近接している
燃料棒に対して天然ウラン燃料を装荷し、かつ燃料集合
体の最外周に装荷された燃料棒の平均ウラン濃縮度に対
して最外周以外に装荷された燃料棒の平均ウラン濃縮度
が小さくなるような構成が記載されている。また、同公
報には燃料集合体の最外周は燃料集合体外を流れる水に
隣接しているため、水分子との衝突によってエネルギを
失った熱中性子の多い領域であること、この熱中性子は
ウラン２３５と核反応を起こしやすく、熱中性子の多い
燃料集合体の最外周領域に高濃縮度のウラン燃料を装荷
することにより、均一にウラン燃料を装荷するのに比べ
て効率よくウラン燃料を反応させることが可能であるた
め、同公報に記載されている構造をとることにより部分
長水ロッドの上方で反応度を増加させることが可能であ
ることが記載されている。
長水ロッドを用いた燃料集合体で、部分長水ロッドの上
方にある燃料有効部のうち、水ロッドに最近接している
燃料棒に対して天然ウラン燃料を装荷し、かつ燃料集合
体の最外周に装荷された燃料棒の平均ウラン濃縮度に対
して最外周以外に装荷された燃料棒の平均ウラン濃縮度
が小さくなるような構成が記載されている。また、同公
報には燃料集合体の最外周は燃料集合体外を流れる水に
隣接しているため、水分子との衝突によってエネルギを
失った熱中性子の多い領域であること、この熱中性子は
ウラン２３５と核反応を起こしやすく、熱中性子の多い
燃料集合体の最外周領域に高濃縮度のウラン燃料を装荷
することにより、均一にウラン燃料を装荷するのに比べ
て効率よくウラン燃料を反応させることが可能であるた
め、同公報に記載されている構造をとることにより部分
長水ロッドの上方で反応度を増加させることが可能であ
ることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特開昭59−38684 号公
報に記載されている燃料集合体構成では、上下端部から
の中性子の漏れが小さくなることによって燃料経済性は
向上するが、上下端部に装荷された天然ウランによって
上下端部出力が低下することにより、天然ウラン燃料を
上下端部に装荷しない時に比べて軸方向出力ピーキング
係数が増加する傾向がある。
報に記載されている燃料集合体構成では、上下端部から
の中性子の漏れが小さくなることによって燃料経済性は
向上するが、上下端部に装荷された天然ウランによって
上下端部出力が低下することにより、天然ウラン燃料を
上下端部に装荷しない時に比べて軸方向出力ピーキング
係数が増加する傾向がある。
【０００６】軸方向出力ピーキング係数とは炉心軸方向
の熱出力を相対的に表した軸方向相対出力の最大値であ
る。軸方向相対出力とは、軸方向に対して和をとると軸
方向分割数（定数）になるように熱出力を相対化したも
のである。この軸方向出力ピーキング係数と上下端部出
力の関係を示した一例が図７である。このように熱出力
を軸方向分割数（定数）で相対化（軸方向相対出力値と
Ｘ軸で囲まれた部分の面積が一定）してあることによ
り、上下端部の相対出力が増大すれば中央部の相対出力
が減少し、軸方向出力ピーキング係数も減少する。言い
換えれば燃料集合体における軸方向出力ピーキング係数
の値が小さいことが燃料集合体の熱的余裕が大きいこと
に対応している。
の熱出力を相対的に表した軸方向相対出力の最大値であ
る。軸方向相対出力とは、軸方向に対して和をとると軸
方向分割数（定数）になるように熱出力を相対化したも
のである。この軸方向出力ピーキング係数と上下端部出
力の関係を示した一例が図７である。このように熱出力
を軸方向分割数（定数）で相対化（軸方向相対出力値と
Ｘ軸で囲まれた部分の面積が一定）してあることによ
り、上下端部の相対出力が増大すれば中央部の相対出力
が減少し、軸方向出力ピーキング係数も減少する。言い
換えれば燃料集合体における軸方向出力ピーキング係数
の値が小さいことが燃料集合体の熱的余裕が大きいこと
に対応している。
【０００７】また、特開昭62−140091号公報に記載され
ている燃料集合体構成では軸方向ガドリニア分布につい
て完全に考慮されておらず、また部分長水ロッドの長さ
を用いて上部領域が定められているため、軸方向出力分
布の平坦化には有効ではなかった。
ている燃料集合体構成では軸方向ガドリニア分布につい
て完全に考慮されておらず、また部分長水ロッドの長さ
を用いて上部領域が定められているため、軸方向出力分
布の平坦化には有効ではなかった。
【０００８】本発明の目的は、従来の燃料集合体のもつ
燃料経済性をほぼ維持しつつ、軸方向出力ピーキング係
数を低減可能な燃料集合体を提供することにある。
燃料経済性をほぼ維持しつつ、軸方向出力ピーキング係
数を低減可能な燃料集合体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の燃料集合体は、格子状に配置された複数の
燃料棒からなる燃料集合体で、前記燃料棒の燃料有効部
は上端部，中央部，下端部の三領域からなり、前記上端
部は前記燃料有効部の全長の１／２４〜２／２４の長さ
を、前記下端部は前記燃料有効部の全長の１／２４の長
さを有し、前記燃料集合体最外周の前記燃料棒の平均核
分裂物質濃度が最外周以外の前記燃料棒の平均核分裂物
質濃度よりも小さい水平断面構造を前記中央部の全領域
に有し、かつ前記燃料集合体最外周の前記燃料棒の平均
核分裂物質濃度が最外周以外の前記燃料棒の平均核分裂
物質濃度よりも大きく、かつ可燃性毒物を含まない水平
断面構造を前記上端部及び前記下端部の全領域もしくは
その一部に有することにその特徴を有している。
め、本発明の燃料集合体は、格子状に配置された複数の
燃料棒からなる燃料集合体で、前記燃料棒の燃料有効部
は上端部，中央部，下端部の三領域からなり、前記上端
部は前記燃料有効部の全長の１／２４〜２／２４の長さ
を、前記下端部は前記燃料有効部の全長の１／２４の長
さを有し、前記燃料集合体最外周の前記燃料棒の平均核
分裂物質濃度が最外周以外の前記燃料棒の平均核分裂物
質濃度よりも小さい水平断面構造を前記中央部の全領域
に有し、かつ前記燃料集合体最外周の前記燃料棒の平均
核分裂物質濃度が最外周以外の前記燃料棒の平均核分裂
物質濃度よりも大きく、かつ可燃性毒物を含まない水平
断面構造を前記上端部及び前記下端部の全領域もしくは
その一部に有することにその特徴を有している。
【００１０】燃料集合体間を流れる水に隣接している燃
料集合体の最外周の燃料棒は、水に隣接していない他の
燃料棒に比べて原子炉全体の出力に対する寄与が大き
い。そのため本発明のように、燃料集合体の最外周の燃
料棒の平均核分裂物質濃度が最外周以外の燃料棒の平均
核分裂物質濃度よりも大きく、かつ可燃性毒物を含まな
い上下端部水平断面構造を採用することにより、同じウ
ラン量でも上下端部の反応度を高めることができる。こ
れによって炉心の反応度も高まり、また上下端部の相対
出力も高まるので軸方向出力ピーキング係数を低減する
ことができる。しかし、燃料集合体の最外周に高濃縮度
燃料を装荷する本発明の構造を採用すると、燃料集合体
最外周で局所的に熱出力が増加することになる。以下に
示す図１〜図５の燃料集合体の計算結果から、軸方向出
力ピーキング係数の平均的な値は約１.２ であることが
分かっている。この結果より、軸方向相対出力が軸方向
出力ピーキング係数の半分の値である０.６ 以下の領域
に対して本発明を採用すれば、本発明の上端部及び下端
部が熱的な制限を越えることはないと考えられる。図６
より、上記の条件を満たす領域は燃料有効部下端から燃
料有効部の全長の１／２４以内、燃料有効部上端から燃
料有効部の全長の２／２４以内であることがわかる。つ
まり前記の領域では燃料集合体の上下端部水平断面の最
外周の燃料棒の相対出力は高くなるものの、そもそも低
出力密度の部分に本発明の実施範囲を限定してあるので
熱的な制限値を超えることはない。
料集合体の最外周の燃料棒は、水に隣接していない他の
燃料棒に比べて原子炉全体の出力に対する寄与が大き
い。そのため本発明のように、燃料集合体の最外周の燃
料棒の平均核分裂物質濃度が最外周以外の燃料棒の平均
核分裂物質濃度よりも大きく、かつ可燃性毒物を含まな
い上下端部水平断面構造を採用することにより、同じウ
ラン量でも上下端部の反応度を高めることができる。こ
れによって炉心の反応度も高まり、また上下端部の相対
出力も高まるので軸方向出力ピーキング係数を低減する
ことができる。しかし、燃料集合体の最外周に高濃縮度
燃料を装荷する本発明の構造を採用すると、燃料集合体
最外周で局所的に熱出力が増加することになる。以下に
示す図１〜図５の燃料集合体の計算結果から、軸方向出
力ピーキング係数の平均的な値は約１.２ であることが
分かっている。この結果より、軸方向相対出力が軸方向
出力ピーキング係数の半分の値である０.６ 以下の領域
に対して本発明を採用すれば、本発明の上端部及び下端
部が熱的な制限を越えることはないと考えられる。図６
より、上記の条件を満たす領域は燃料有効部下端から燃
料有効部の全長の１／２４以内、燃料有効部上端から燃
料有効部の全長の２／２４以内であることがわかる。つ
まり前記の領域では燃料集合体の上下端部水平断面の最
外周の燃料棒の相対出力は高くなるものの、そもそも低
出力密度の部分に本発明の実施範囲を限定してあるので
熱的な制限値を超えることはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図５を
用いて説明する。図１は本発明の燃料集合体の一実施例
として、特開昭62−140091公報に記載されている構成に
対して本発明を適用した燃料集合体の水平断面図及び各
燃料棒のウラン濃縮度とガドリニアの分布図である。図
中、１〜７の整数は燃料棒の種類を表しており、上方の
燃料集合体水平断面の番号と、下方の燃料棒の番号とが
対応している。８は部分長水ロッドである。また燃料棒
中に記載されている数字はウラン濃縮度、その後に付記
されている数字はガドリニア濃縮度であり、燃料棒上下
端部の斜線部分は天然ウランである。また燃料棒の軸方
向濃縮度分布図の左側に付記されている分数は燃料有効
部の全長を１としたときの各々の領域の長さを表してい
る。図１は特開昭62−140091号公報に記載されている燃
料集合体構造と異なり、天然ウラン燃料を上端から１／
２４〜２／２４の間の上端部にのみ装荷しており、上端
部に対して可燃性毒物であるガドリニアを使用していな
いことが特徴である。
用いて説明する。図１は本発明の燃料集合体の一実施例
として、特開昭62−140091公報に記載されている構成に
対して本発明を適用した燃料集合体の水平断面図及び各
燃料棒のウラン濃縮度とガドリニアの分布図である。図
中、１〜７の整数は燃料棒の種類を表しており、上方の
燃料集合体水平断面の番号と、下方の燃料棒の番号とが
対応している。８は部分長水ロッドである。また燃料棒
中に記載されている数字はウラン濃縮度、その後に付記
されている数字はガドリニア濃縮度であり、燃料棒上下
端部の斜線部分は天然ウランである。また燃料棒の軸方
向濃縮度分布図の左側に付記されている分数は燃料有効
部の全長を１としたときの各々の領域の長さを表してい
る。図１は特開昭62−140091号公報に記載されている燃
料集合体構造と異なり、天然ウラン燃料を上端から１／
２４〜２／２４の間の上端部にのみ装荷しており、上端
部に対して可燃性毒物であるガドリニアを使用していな
いことが特徴である。
【００１２】まず、本発明の燃料集合体構成と特開昭62
−140091号公報に記載されている燃料集合体構成とを比
較することにより、その相違点について簡単に説明す
る。二つの燃料集合体構成について各々計算すると、軸
方向出力ピーキング係数は特開昭62−140091号公報記載
の構造に比べて約５％の低減、燃料経済性は約２％の改
善となった。但し、燃料経済性を次式で定義し、異なる
平均ウラン濃縮度を有する燃料集合体間で燃料経済性を
比較するための相対的な指標として採用している。燃料
経済性≡Ｅ／(ｅp−ｅd)、但し、ｅp ：燃料集合体の平
均ウラン濃縮度、ｅd ：廃棄材ウラン濃縮度（〜０.２
ｗｔ.％）、Ｅ：取り出し燃焼度。
−140091号公報に記載されている燃料集合体構成とを比
較することにより、その相違点について簡単に説明す
る。二つの燃料集合体構成について各々計算すると、軸
方向出力ピーキング係数は特開昭62−140091号公報記載
の構造に比べて約５％の低減、燃料経済性は約２％の改
善となった。但し、燃料経済性を次式で定義し、異なる
平均ウラン濃縮度を有する燃料集合体間で燃料経済性を
比較するための相対的な指標として採用している。燃料
経済性≡Ｅ／(ｅp−ｅd)、但し、ｅp ：燃料集合体の平
均ウラン濃縮度、ｅd ：廃棄材ウラン濃縮度（〜０.２
ｗｔ.％）、Ｅ：取り出し燃焼度。
【００１３】次に軸方向相対出力分布を図７に示す。図
７から本発明の作用である、上端部の出力増大により相
対的に中央部出力が低下し、結果として軸方向相対出力
の最大値である軸方向出力ピーキング係数が低減してい
ることがわかる。このように本発明の構造は燃料経済性
向上と軸方向出力ピーキング係数を低減することが可能
であり、その作用効果，構成で特開昭62−140091号公報
とは明らかに異なっている。
７から本発明の作用である、上端部の出力増大により相
対的に中央部出力が低下し、結果として軸方向相対出力
の最大値である軸方向出力ピーキング係数が低減してい
ることがわかる。このように本発明の構造は燃料経済性
向上と軸方向出力ピーキング係数を低減することが可能
であり、その作用効果，構成で特開昭62−140091号公報
とは明らかに異なっている。
【００１４】以下、従来の燃料集合体として図２を設定
し、本発明の燃料集合体構成のもつ効果を示す。図中の
記号，数字などに関しては先に説明した通りである。燃
料集合体内の全燃料棒に対して燃料有効部の上端部及び
下端部が各々同じ長さでかつ一様な天然ウランを装荷し
ていることが従来の燃料集合体である図２の特徴であ
る。これに対して図１は本発明である、燃料集合体最外
周の燃料棒の平均核分裂物質濃度が最外周以外の燃料棒
の平均核分裂物質濃度よりも大きく、かつ可燃性毒物を
含まない水平断面構造を燃料有効部上端から燃料有効部
の全長の１／２４〜２／２４の部位に有していることが
特徴である。この上端部構造の相違の結果、上端から燃
料有効部の全長の１／２４〜２／２４の部位の水平断面
の平均ウラン濃縮度が高いことによる若干の燃料経済性
の低下，高濃縮ウラン燃料を燃料集合体の最外周に配置
することによる反応度の増大とそれに伴う取り出し燃焼
度の増大と燃料経済性の向上，上端部が高出力になるこ
とによる軸方向出力ピーキング係数の低減、と三つの作
用が起こり、従来構造のもつ燃料経済性をほぼ維持しつ
つ、軸方向出力ピーキング係数を約２％低減することが
可能である。
し、本発明の燃料集合体構成のもつ効果を示す。図中の
記号，数字などに関しては先に説明した通りである。燃
料集合体内の全燃料棒に対して燃料有効部の上端部及び
下端部が各々同じ長さでかつ一様な天然ウランを装荷し
ていることが従来の燃料集合体である図２の特徴であ
る。これに対して図１は本発明である、燃料集合体最外
周の燃料棒の平均核分裂物質濃度が最外周以外の燃料棒
の平均核分裂物質濃度よりも大きく、かつ可燃性毒物を
含まない水平断面構造を燃料有効部上端から燃料有効部
の全長の１／２４〜２／２４の部位に有していることが
特徴である。この上端部構造の相違の結果、上端から燃
料有効部の全長の１／２４〜２／２４の部位の水平断面
の平均ウラン濃縮度が高いことによる若干の燃料経済性
の低下，高濃縮ウラン燃料を燃料集合体の最外周に配置
することによる反応度の増大とそれに伴う取り出し燃焼
度の増大と燃料経済性の向上，上端部が高出力になるこ
とによる軸方向出力ピーキング係数の低減、と三つの作
用が起こり、従来構造のもつ燃料経済性をほぼ維持しつ
つ、軸方向出力ピーキング係数を約２％低減することが
可能である。
【００１５】また、図３は本発明の他の実施例であり、
図１と同様に燃料集合体の水平断面図及び各燃料棒のウ
ラン濃縮度とガドリニアの分布図を表したものである。
これは先の実施例である図１と比べて、上端部に使用し
ている天然ウラン量が少なく、そのため上端部全体が、
燃料集合体最外周の燃料棒の平均核分裂物質濃度が最外
周以外の燃料棒の平均核分裂物質濃度よりも大きく、か
つ可燃性毒物を含まない水平断面構造となっている。こ
の実施例と図１とを比較した場合、上端部の平均ウラン
濃縮度が更に高いことによる燃料経済性の若干の低下、
上端部が更に高出力になることによる軸方向出力ピーキ
ング係数の低減が起こり、図１の実施例に比べて燃料経
済性は約１％低下、軸方向出力ピーキング係数は約１％
の低減となる。従来例と比較すると、燃料経済性は約１
％低下するが、軸方向出力ピーキング係数が約３％の低
減となり、軸方向出力ピーキング係数の改善効果を増大
できる。
図１と同様に燃料集合体の水平断面図及び各燃料棒のウ
ラン濃縮度とガドリニアの分布図を表したものである。
これは先の実施例である図１と比べて、上端部に使用し
ている天然ウラン量が少なく、そのため上端部全体が、
燃料集合体最外周の燃料棒の平均核分裂物質濃度が最外
周以外の燃料棒の平均核分裂物質濃度よりも大きく、か
つ可燃性毒物を含まない水平断面構造となっている。こ
の実施例と図１とを比較した場合、上端部の平均ウラン
濃縮度が更に高いことによる燃料経済性の若干の低下、
上端部が更に高出力になることによる軸方向出力ピーキ
ング係数の低減が起こり、図１の実施例に比べて燃料経
済性は約１％低下、軸方向出力ピーキング係数は約１％
の低減となる。従来例と比較すると、燃料経済性は約１
％低下するが、軸方向出力ピーキング係数が約３％の低
減となり、軸方向出力ピーキング係数の改善効果を増大
できる。
【００１６】また、図４は本発明の他の実施例であり、
図１と同様に燃料集合体の水平断面図及び各燃料棒のウ
ラン濃縮度とガドリニアの分布図を表したものである。
これは先の実施例である図３と比べて上端部が燃料有効
部の全長の１／２４しかない構造となっている。この実
施例と図３とを比較した場合、中央部が長くなることに
よって上端部付近の熱出力が高くなることによる軸方向
出力ピーキング係数の低減が起こり、図３の実施例に比
べて燃料経済性をほぼ維持しつつ、軸方向出力ピーキン
グ係数を更に約１％低減することができる。従来例と比
較すると、軸方向出力ピーキング係数が約４％の低減と
なり、図４の燃料集合体構成を用いることによっても、
燃料経済性をほぼ維持しつつ、軸方向出力ピーキング係
数を大幅に低減できる。
図１と同様に燃料集合体の水平断面図及び各燃料棒のウ
ラン濃縮度とガドリニアの分布図を表したものである。
これは先の実施例である図３と比べて上端部が燃料有効
部の全長の１／２４しかない構造となっている。この実
施例と図３とを比較した場合、中央部が長くなることに
よって上端部付近の熱出力が高くなることによる軸方向
出力ピーキング係数の低減が起こり、図３の実施例に比
べて燃料経済性をほぼ維持しつつ、軸方向出力ピーキン
グ係数を更に約１％低減することができる。従来例と比
較すると、軸方向出力ピーキング係数が約４％の低減と
なり、図４の燃料集合体構成を用いることによっても、
燃料経済性をほぼ維持しつつ、軸方向出力ピーキング係
数を大幅に低減できる。
【００１７】また、図５は本発明の他の実施例であり、
図１と同様に燃料集合体の水平断面図及び各燃料棒のウ
ラン濃縮度とガドリニアの分布図を表したものである。
この実施例は図２（従来例）の下端から燃料有効部の全
長の１／２４の範囲に装荷されている天然ウランに対し
て本発明の構造を適用したものである。この実施例と従
来例とを比較した場合、下端部の平均ウラン濃縮度が高
いことによる燃料経済性の若干の低下，高濃縮ウラン燃
料を燃料集合体の最外周に配置することによる反応度の
増大とそれに伴う燃料経済性の向上，下端部が高出力に
なることによる軸方向出力ピーキング係数の低減と三つ
の作用が起こり、従来構造のもつ燃料経済性をほぼ維持
しつつ、軸方向出力ピーキング係数を約２％低減するこ
とが可能である。
図１と同様に燃料集合体の水平断面図及び各燃料棒のウ
ラン濃縮度とガドリニアの分布図を表したものである。
この実施例は図２（従来例）の下端から燃料有効部の全
長の１／２４の範囲に装荷されている天然ウランに対し
て本発明の構造を適用したものである。この実施例と従
来例とを比較した場合、下端部の平均ウラン濃縮度が高
いことによる燃料経済性の若干の低下，高濃縮ウラン燃
料を燃料集合体の最外周に配置することによる反応度の
増大とそれに伴う燃料経済性の向上，下端部が高出力に
なることによる軸方向出力ピーキング係数の低減と三つ
の作用が起こり、従来構造のもつ燃料経済性をほぼ維持
しつつ、軸方向出力ピーキング係数を約２％低減するこ
とが可能である。
【００１８】なお、上記四つの実施例では上端部のみ、
もしくは下端部のみに本発明の構造を採用しているが上
端部，下端部双方を同時に本発明の構造にすることも可
能である。
もしくは下端部のみに本発明の構造を採用しているが上
端部，下端部双方を同時に本発明の構造にすることも可
能である。
【００１９】また、上記四つの実施例ではウラン燃料を
使用した燃料集合体を採用したが、ウラン燃料だけでな
くＭＯＸ燃料を装荷した燃料集合体を使用することも可
能である。
使用した燃料集合体を採用したが、ウラン燃料だけでな
くＭＯＸ燃料を装荷した燃料集合体を使用することも可
能である。
【００２０】また、上記四つの実施例では燃料集合体を
構成する燃料棒として長尺燃料棒のみを使用している
が、複数本の短尺燃料棒を併用する燃料集合体構成に対
しても本発明を適用することが可能である。なぜなら本
発明は燃料集合体の上下端部の構造に関するものであ
り、燃料集合体の中央部の具体的な構造にはほぼ依存し
ないからである。
構成する燃料棒として長尺燃料棒のみを使用している
が、複数本の短尺燃料棒を併用する燃料集合体構成に対
しても本発明を適用することが可能である。なぜなら本
発明は燃料集合体の上下端部の構造に関するものであ
り、燃料集合体の中央部の具体的な構造にはほぼ依存し
ないからである。
【００２１】また、上記四つの実施例では燃料集合体中
央部に燃料棒より太径の２本の水ロッドを配置した燃料
集合体について説明したが、燃料集合体中央部に方形断
面を有する１本の水ロッドを配置した図６のような燃料
集合体構成を用いることも可能である。
央部に燃料棒より太径の２本の水ロッドを配置した燃料
集合体について説明したが、燃料集合体中央部に方形断
面を有する１本の水ロッドを配置した図６のような燃料
集合体構成を用いることも可能である。
【００２２】また、上記四つの実施例では上下端部に天
然ウラン燃料を用いているが、天然ウランの代わりに劣
化ウランを用いることも可能である。なぜならば上記で
説明した作用効果，燃料集合体最外周に高濃縮度のウラ
ン燃料を装荷して反応度を増大し、燃料経済性を向上さ
せること及び端部出力を増大させて軸方向出力ピーキン
グ係数を低減することは、劣化ウラン，天然ウランのど
ちらを上下端部に装荷するかには依存しないからであ
る。
然ウラン燃料を用いているが、天然ウランの代わりに劣
化ウランを用いることも可能である。なぜならば上記で
説明した作用効果，燃料集合体最外周に高濃縮度のウラ
ン燃料を装荷して反応度を増大し、燃料経済性を向上さ
せること及び端部出力を増大させて軸方向出力ピーキン
グ係数を低減することは、劣化ウラン，天然ウランのど
ちらを上下端部に装荷するかには依存しないからであ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば燃料経済性をほぼ維持し
つつ、軸方向出力ピーキング係数を低減することが可能
である。
つつ、軸方向出力ピーキング係数を低減することが可能
である。
【図１】本発明の燃料集合体の一実施例を示す各燃料棒
のウラン濃縮度とガドリニアの分布図。
のウラン濃縮度とガドリニアの分布図。
【図２】従来の燃料集合体の各燃料棒のウラン濃縮度と
ガドリニアの分布図。
ガドリニアの分布図。
【図３】本発明の他の実施例を示す各燃料棒のウラン濃
縮度とガドリニアの分布図。
縮度とガドリニアの分布図。
【図４】本発明の他の実施例を示す各燃料棒のウラン濃
縮度とガドリニアの分布図。
縮度とガドリニアの分布図。
【図５】本発明の他の実施例を示す各燃料棒のウラン濃
縮度とガドリニアの分布図。
縮度とガドリニアの分布図。
【図６】本発明を適用可能な方形断面水ロッドを有する
燃料集合体の説明図。
燃料集合体の説明図。
【図７】図１と特開昭62−140091号公報に記載されてい
る燃料集合体構成との軸方向相対出力の相違を示す特性
図。
る燃料集合体構成との軸方向相対出力の相違を示す特性
図。
１〜７…燃料棒の種類、８…部分長水ロッド。
Claims (4)
- 【請求項１】格子状に配置された複数の燃料棒からなる
燃料集合体において、前記燃料棒の燃料有効部は上端
部，中央部，下端部の三領域からなり、前記上端部は前
記燃料有効部の全長の１／２４〜２／２４の長さを、前
記下端部は前記燃料有効部の全長の１／２４の長さを有
し、前記燃料集合体最外周の前記燃料棒の平均核分裂物
質濃度が最外周以外の前記燃料棒の平均核分裂物質濃度
よりも小さい水平断面構造を前記中央部の全領域に有
し、前記燃料集合体最外周の前記燃料棒の平均核分裂物
質濃度が最外周以外の前記燃料棒の平均核分裂物質濃度
よりも大きく、可燃性毒物を含まない水平断面構造を前
記上端部及び前記下端部の全領域もしくはその一部に有
することを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項２】前記核分裂物質としてウラン燃料を用いる
請求項１に記載の燃料集合体。 - 【請求項３】前記燃料有効部の上下端部で、前記燃料有
効部の上下端に近接する前記上下端部の一部もしくはそ
の全領域に天然ウラン、もしくは劣化ウラン燃料を装荷
し、天然ウラン、もしくは劣化ウラン領域の上下端から
の長さが異なる複数の燃料棒の燃料集合体内における配
置によって、燃料集合体最外周の燃料棒の平均核分裂物
質濃度が最外周以外の燃料棒の平均核分裂物質濃度より
も大きく、かつ可燃性毒物を含まない水平断面構造を上
下端部に実現する請求項１に記載の燃料集合体。 - 【請求項４】燃料集合体の最外周以外の前記燃料棒上下
端部に天然ウラン、もしくは劣化ウランを用い、前記燃
料集合体最外周は上端部及び下端部に隣接する中央部燃
料のウラン濃縮度を上端部及び下端部として用いること
によって、前記燃料集合体最外周の燃料棒の平均核分裂
物質濃度が最外周以外の燃料棒の平均核分裂物質濃度よ
りも大きく、可燃性毒物を含まない水平断面構造を上下
端部に実現する請求項１に記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32820096A JP3525657B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32820096A JP3525657B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10170674A true JPH10170674A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3525657B2 JP3525657B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=18207575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32820096A Expired - Fee Related JP3525657B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3525657B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6343106B1 (en) | 1998-08-27 | 2002-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Boiling water reactor and operation thereof |
| JP2005180929A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体 |
| JP2011133307A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 沸騰水型原子炉用の燃料集合体および沸騰水型原子炉の炉心 |
| JP2011221016A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | 沸騰水型原子炉の核バンドルのための曝露強化ゾーン |
| US8311180B2 (en) | 2007-12-13 | 2012-11-13 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP32820096A patent/JP3525657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6343106B1 (en) | 1998-08-27 | 2002-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Boiling water reactor and operation thereof |
| JP2005180929A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体 |
| US8311180B2 (en) | 2007-12-13 | 2012-11-13 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly |
| JP2011133307A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 沸騰水型原子炉用の燃料集合体および沸騰水型原子炉の炉心 |
| JP2011221016A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | 沸騰水型原子炉の核バンドルのための曝露強化ゾーン |
| US8953736B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-02-10 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Exposure boost zone for boiling water reactor nuclear bundles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3525657B2 (ja) | 2004-05-10 |
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