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JP2547066B2 - Fuel assembly for boiling water reactor - Google Patents
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JP2547066B2 - Fuel assembly for boiling water reactor - Google Patents

Fuel assembly for boiling water reactor

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JP2547066B2
JP2547066B2 JP63076520A JP7652088A JP2547066B2 JP 2547066 B2 JP2547066 B2 JP 2547066B2 JP 63076520 A JP63076520 A JP 63076520A JP 7652088 A JP7652088 A JP 7652088A JP 2547066 B2 JP2547066 B2 JP 2547066B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、沸騰水型原子炉(BWR)用燃料集合体に係
り、更に詳細には、大口径ウォータチャンネルを備えた
9×9型燃料集合体であって、炉心内燃料配置が非対称
(D格子)のBWRに対して減速材分布を極力に一様化す
るとともに、低圧損化を図った燃料集合体に関するもの
である。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor (BWR), and more specifically, a 9 × 9 type fuel equipped with a large diameter water channel. The present invention relates to a fuel assembly in which the moderator distribution is made as uniform as possible for a BWR in which the fuel arrangement in the core is asymmetrical (D lattice) and the pressure loss is reduced.

[従来の技術] I.8×8型燃料集合体 現在、我国のBWRで実用に供されている燃料集合体の
殆どは、8行8列の正方格子配列で二本のウォータロッ
ドとともに62本の燃料棒を束ねた形式(8×8−2)で
ある。
[Prior Art] I.8 × 8 type fuel assembly Currently, most of the fuel assemblies practically used in BWRs in Japan are 62 rows together with two water rods in a square lattice arrangement of 8 rows and 8 columns. The fuel rods are bundled (8 × 8-2).

この従来の8×8型燃料集合体を第5図〜第7図に示
す。
This conventional 8 × 8 type fuel assembly is shown in FIGS.

第5図は、従来の8×8型燃料集合体をBWRの炉心の1
/4について表わしたものであり、残りの3/4炉心は、図
の1/4炉心のI軸とJ軸について対称に配置される。
Fig. 5 shows the conventional 8x8 fuel assembly in the BWR core 1
/ 4, and the remaining 3/4 cores are arranged symmetrically about the I axis and J axis of the 1/4 core in the figure.

図において、100は中性子の吸収体を含む十字形状の
制御棒であり、101dは燃料集合体を表わす。
In the figure, 100 is a cross-shaped control rod including a neutron absorber, and 101d is a fuel assembly.

燃料集合体101dは、第6図に示すようにNO.1〜62の計
62本の燃料棒102bと、内部に燃料物質を含まず中空で冷
却水を流通する2本のウォータロッド108とを8行8列
の正方格子状に配列して構成され、ジルカロイ製のチャ
ネルボックス103bで外周を囲んで、制御棒100に隣接し
て原子炉に装荷される。原子炉の出力運転中は、冷却水
が燃料下部から上部に向って流れ、燃料棒102bの発生熱
を除去する。
As shown in FIG. 6, the fuel assembly 101d has a total of NO.
A channel box made of Zircaloy, which is configured by arranging 62 fuel rods 102b and two water rods 108 which do not contain a fuel substance inside and which circulates cooling water in a hollow manner in a square lattice of 8 rows and 8 columns. The outer periphery is surrounded by 103b and is loaded into the reactor adjacent to the control rod 100. During the output operation of the nuclear reactor, the cooling water flows from the lower part of the fuel toward the upper part to remove the heat generated by the fuel rods 102b.

第7図は、上記8×8型燃料集合体101dの構造を示す
ものであり、図において、燃料棒102b及びウォータロッ
ド108は、上部タイ・プレート109と下部タイ・プレート
110によって固定される。また、燃料集合体101dに沿っ
て一定間隔でスペーサ111bが配されており、燃料棒間距
離が一定に保たれるようになっている。
FIG. 7 shows the structure of the 8 × 8 type fuel assembly 101d. In the figure, the fuel rod 102b and the water rod 108 are an upper tie plate 109 and a lower tie plate.
Fixed by 110. Further, spacers 111b are arranged at regular intervals along the fuel assembly 101d so that the distance between the fuel rods is kept constant.

ところで、近年は核燃料の経済性を高めるために、燃
料の高燃焼度化が希求されている。
By the way, in recent years, in order to improve the economical efficiency of nuclear fuel, high burnup of fuel has been demanded.

しかし、燃料の高燃焼度化を図るためには、基本的に
燃料の高濃縮度化が必要であり、その結果、235Uの中性
子吸収の増加と中性子の減速不足を生じ、燃料の反応度
特性(ボイド反応度特性、原子炉停止余裕)が悪化する
ことになる。
However, in order to increase the burnup of the fuel, it is basically necessary to increase the fuel enrichment, and as a result, the neutron absorption of 235 U increases and the neutron deceleration is insufficient, resulting in the reactivity of the fuel. The characteristics (void reactivity characteristics, reactor shutdown margin) will deteriorate.

そのため、燃料の濃縮度の増加に対応して集合体中の
非沸騰水領域を増加させる必要がある。
Therefore, it is necessary to increase the non-boiling water region in the assembly in response to the increase in fuel enrichment.

一方、高燃焼度燃料物質内に蓄積される核分裂生成物
(FP)のうち、ガス成分は燃料物質を構成する結晶と粒
界の中に溶け込んで保持されているが、温度が高くなる
と燃料物質の外に放出されて燃料棒の内圧を上昇させ
る。
On the other hand, of the fission products (FP) accumulated in the high burnup fuel material, the gas components are retained by dissolving in the crystals and grain boundaries that make up the fuel material, but when the temperature rises, the fuel material Is released to the outside to increase the internal pressure of the fuel rod.

従って、高燃焼度化に際しては、燃料棒被覆管の機械
的健全性を保つために燃料棒の内圧上昇に耐え得る設計
余裕を持たせる必要もある。
Therefore, when increasing the burnup, it is necessary to have a design margin that can withstand an increase in the internal pressure of the fuel rod in order to maintain the mechanical integrity of the fuel rod cladding tube.

II.9×9型燃料集合体 上述の要請を満足させるため、燃料の高濃縮度化を図
ると同時に、燃料棒一本当りの出力を下げて温度を低減
させる9行9列の正方格子配列の燃料棒を採用するとと
もに、燃料の高濃縮度化に対応して集合体中央部の非沸
騰水領域の面積を更に大きくするために大口径のウォー
タチャンネルを燃料集合体中央部に配置した9×9型燃
料集合体が検討されている。
II. 9 × 9 type fuel assembly In order to satisfy the above requirements, the fuel is highly enriched, and at the same time, the output per fuel rod is reduced to reduce the temperature and the square grid array of 9 rows and 9 columns. In addition to adopting the above fuel rod, a large-diameter water channel was arranged in the center of the fuel assembly in order to further increase the area of the non-boiling water region in the center of the assembly in response to higher fuel enrichment. A × 9 type fuel assembly is under consideration.

従来から知られる大口径ウォータチャンネルを備えた
9×9型燃料集合体としては、特開昭62−118297号公報
に示されたものがある。このものでは、第8図に示すよ
うに、非沸騰水領域を出来るだけ大きくとるという目的
に従って、3×3の正方格子配列の燃料棒挿通用セルの
全ての桝目を占める寸法の断面正方形状のウォータチャ
ンネル106bを燃料集合体中央部に配置している。このウ
ォータチャンネル106bの周囲にはNO.1〜72の計72本(9
×9−3×3)の燃料棒102aが9行9列の正方格子状に
配列されている。
As a 9 × 9 type fuel assembly having a large diameter water channel known in the related art, there is a fuel assembly disclosed in JP-A-62-118297. In this structure, as shown in FIG. 8, according to the purpose of making the non-boiling water region as large as possible, a square-shaped cross section having a size occupying all the grids of the fuel rod insertion cell of the 3 × 3 square lattice array. The water channel 106b is arranged at the center of the fuel assembly. Around the water channel 106b, a total of 72 (9 of No. 1 to 72)
× 9-3 × 3) fuel rods 102a are arranged in a square lattice with 9 rows and 9 columns.

なお、各々のセルの桝目は、燃料集合体101cのチャン
ネルボックス103aで囲まれる横断面領域を区画する破線
104で示される。図から明らかなように、各セルの桝目
面積はコーナー部を除いて同一である。
In addition, the grid of each cell is a broken line that defines a cross-sectional area surrounded by the channel box 103a of the fuel assembly 101c.
Indicated by 104. As is clear from the figure, the cell area of each cell is the same except for the corners.

この大口径ウォータチャンネル106bを備えた9×9型
燃料集合体101cによれば、燃料棒102aを9行9列とした
ため、上記8×8型燃料集合体101dに比すると、同一の
燃料集合体出力の条件で燃料棒一本あたりの出力を低減
できる。従って、ペレット温度が低くなり、上記のFPの
放出が小さく、高燃焼度化における設計余裕が増加す
る。
According to the 9 × 9 type fuel assembly 101c provided with the large diameter water channel 106b, the fuel rods 102a are arranged in 9 rows and 9 columns. Therefore, compared with the 8 × 8 type fuel assembly 101d, the same fuel assembly is used. The output per fuel rod can be reduced depending on the output conditions. Therefore, the pellet temperature becomes low, the emission of FP is small, and the design margin for increasing the burnup is increased.

更に、中央部3×3個の桝目を覆うウォータチャンネ
ル106bの採用により、コーナーロッド(NO.1,9,64,72の
燃料棒102a)の4本を除き、全ての燃料棒102aの囲りの
冷却水の面積が等しくなるため、冷却水の流れが一様と
なり熱的運転性能(バーンアウト余裕)が改善される。
Furthermore, by adopting a water channel 106b that covers the central 3 × 3 grids, all the fuel rods 102a are enclosed except for four corner rods (NO. 1, 9, 64, 72 fuel rods 102a). Since the areas of the cooling water are the same, the flow of the cooling water becomes uniform and the thermal operation performance (burnout margin) is improved.

しかしながら、炉心内燃料集合体配置が非対称、すな
わち水ギャップ(隣接する燃料集合体間の空間であり、
運転中は非沸騰の冷却水が流れる空間)が非対称な所謂
D格子のBWR炉心においては、燃料集合体101cの中心部
にウォータチャンネル106bを設けても減速材としての冷
却水の分布は対称とならない。
However, the fuel assembly arrangement in the core is asymmetric, that is, the water gap (the space between the adjacent fuel assemblies,
In a so-called D-lattice BWR core in which the non-boiling cooling water flows during operation) is asymmetrical, even if the water channel 106b is provided at the center of the fuel assembly 101c, the cooling water distribution as a moderator is symmetrical. I won't.

ここで、上記第8図に示した燃料集合体101cをD格子
のBWRに装荷した場合を考える。
Here, consider the case where the fuel assembly 101c shown in FIG. 8 is loaded on the BWR of the D lattice.

第8図において、中心線105はD格子のBWR炉心におけ
る水ギャップの中心を示し、十字形の制御棒(図示せ
ず)は広ギャップA側に挿入されるものとする。また、
狭ギャップBは、制御棒と反対側のギャップを示し、そ
の幅の大きさはギャップAの約1/2である。
In FIG. 8, the center line 105 indicates the center of the water gap in the B lattice core of the D lattice, and the cross-shaped control rod (not shown) is to be inserted on the wide gap A side. Also,
The narrow gap B indicates the gap on the side opposite to the control rod, and the width thereof is about 1/2 of the gap A.

このように水ギャップが非対称なBWRの出力運転状態
においては、燃料棒102aの囲りを蒸気ボイドを大量に含
む沸騰水が流れ、水ギャップとウォータチャンネル106b
には非沸騰水が流れ、中心線105で囲まれる全体の減速
材の分布が広ギャップA側に片寄る。その結果、燃料棒
102aの出力は広ギャップAに面する部位では増大し、反
対側の狭ギャップBに面する部位では低下するととも
に、局所ピーキング係数が増大するという問題点が生じ
る。
In the output operation state of the BWR in which the water gap is asymmetric, the boiling water containing a large amount of steam voids flows around the fuel rod 102a, and the water gap and the water channel 106b.
The non-boiling water flows through, and the distribution of the entire moderator surrounded by the center line 105 is biased to the wide gap A side. As a result, fuel rods
The output of 102a increases at the portion facing the wide gap A, decreases at the portion facing the narrow gap B on the opposite side, and causes a problem that the local peaking coefficient increases.

なお、局所ピーキング係数を低減させるためには、燃
料棒の燃料濃縮度を広ギャップA側では低くし、狭ギャ
ップB側では高くするのが通例ではあるが、このような
濃縮度分布を持つ燃料集合体は、周知の通り局所ピーキ
ング係数の低減とともに反応度が低下するという不都合
がある。
In order to reduce the local peaking coefficient, it is usual to lower the fuel enrichment of the fuel rods on the wide gap A side and increase the fuel enrichment on the narrow gap B side. As is well known, the aggregate has a disadvantage that the reactivity decreases as the local peaking coefficient decreases.

III.9×9型燃料集合体(D格子用) 上記の炉心内燃料集合体配置が非対称性のD格子のBW
R炉心における問題点を解決する手段として、上記大口
径ウォータチャンネル106bを、燃料集合体中心に関して
狭ギャップB側方向に片寄らせた配置とすることによ
り、減速材分布の一様性を改善することが下記文献に提
案されている。
III.9 × 9 type fuel assembly (for D-lattice) BW of D-lattice with asymmetrical fuel assembly arrangement in the core
As a means for solving the problem in the R core, the large diameter water channel 106b is arranged so as to be offset in the narrow gap B side direction with respect to the center of the fuel assembly to improve the uniformity of the moderator distribution. Have been proposed in the following documents.

(技術雑誌“Kerntechnik第50号/1987年”第222頁;D.Be
nder他著、“Boiling Water reactor reload fuel
for high burnup:9×9 with internal water
channel") この文献に記載されたウォータチャンネルを非対称配
置とする9×9型燃料集合体の横断面図を第9図に示
す。
(Technical magazine "Kerntechnik No. 50/1987" page 222; D. Be
nder et al., “Boiling Water reactor reload fuel
for high burnup: 9 × 9 with internal water
channel ") Fig. 9 shows a cross-sectional view of a 9x9 type fuel assembly in which the water channels described in this document are arranged asymmetrically.

図において、参照符号102a〜106bは上記第8図と同様
の構成部材を示す。但し、ウォータチャンネル106bの配
置は、燃料集合体101bの中心に対して1行1列の燃料棒
配列に相当する分だけ狭ギャップBの方に片寄らせた非
対称配置としてある。なお、制御棒挿入側の角のセルの
位置、すなわちNO.1の燃料棒が配置された桝目の位置を
1行1列目とすると、ウォータチャンネル106bの中心位
置の桝目は6行6列目と表わされる。
In the figure, reference numerals 102a to 106b denote the same constituent members as those in FIG. However, the arrangement of the water channels 106b is an asymmetrical arrangement in which the water channels 106b are offset toward the narrow gap B by an amount corresponding to the fuel rod arrangement of one row and one column with respect to the center of the fuel assembly 101b. If the position of the cell at the corner on the control rod insertion side, that is, the position of the grid where the NO.1 fuel rod is arranged is the 1st row and 1st column, the grid at the center position of the water channel 106b is 6th row and 6th column. Is represented.

このウォータチャンネル106bを非対称配置とした燃料
集合体は、比較的平坦な濃縮度分布により、局所ピーキ
ング係数を高めることなく反応度を高くすることが可能
であり、経済的である。
The fuel assembly in which the water channels 106b are asymmetrically arranged is economical because the reactivity can be increased without increasing the local peaking coefficient due to the relatively flat enrichment distribution.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の大口径ウォータチャンネルを非
対称配置とした9×9型燃料集合体101bは、以下のよう
な問題点を有している。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional 9 × 9 type fuel assembly 101b in which the large diameter water channels are asymmetrically arranged has the following problems.

第一に、上記第6図に示した従来の8×8型燃料集合
体101dのウォータロッド108に比して、著しく大きな面
積を有するウォータチャンネル106bの採用は、必然的に
燃料集合体内冷却水流路断面席の縮小を伴ない、燃料集
合体圧損の増加を招き、冷却材循環ポンプの能力に変り
がなければ炉心内冷却水流量の低下を惹起し、燃料集合
体101bの除熱能力が低下するという問題点がある。
First, as compared with the water rod 108 of the conventional 8 × 8 type fuel assembly 101d shown in FIG. 6, the water channel 106b having a remarkably large area is inevitably adopted. Along with the reduction in the number of seats on the road surface, it causes an increase in fuel assembly pressure loss, and if the capacity of the coolant circulation pump does not change, it causes a decrease in the cooling water flow rate in the core and the heat removal capacity of the fuel assembly 101b decreases. There is a problem of doing.

第二に、ウォータチャンネル106bの面積が大きいため
に、燃料集合体中の配置の自由度が少なく、D格子用に
最適配置とすることが困難である。例えば第9図に示し
た配置では、ウォータチャンネル106bの面積が大きいた
めギャップBの方に片寄り過ぎになり易く、コーナーロ
ッドNO.72とその周辺の局所ピーキング係数が増大し、
濃縮度分布を調整する必要が生じ、再び反応度が最適値
にならないという問題点がある。
Secondly, since the water channel 106b has a large area, the degree of freedom of arrangement in the fuel assembly is small, and it is difficult to make the optimum arrangement for the D lattice. For example, in the arrangement shown in FIG. 9, since the water channel 106b has a large area, the gap B tends to be offset too much, and the local peaking coefficient of the corner rod NO.72 and its periphery increases,
It is necessary to adjust the concentration distribution, and there is a problem that the reactivity does not reach the optimum value again.

本発明は、従来の技術の有する上記の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、核燃料
の経済性を高めるために好適な大口径ウォータチャンネ
ルを備え9×9型燃料集合体において、減速材分布を極
力に一様化するとともに低圧損化を図ることにより、炉
心内燃料集合体配置が非対称なD格子のBWRに適用せし
めることである。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a 9 × 9 type fuel provided with a large diameter water channel suitable for increasing the economical efficiency of nuclear fuel. In the assembly, the moderator distribution is made as uniform as possible and the low pressure loss is achieved, so that the fuel assembly in the core can be applied to the asymmetric B lattice BWR.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明のBWR用燃料集合
体は、燃料集合体配置が非対称なD格子の炉心に装荷さ
れる燃料集合体であって、 制御棒挿入側の角の燃料棒挿通用セルを1行1列目と
して9×9正方格子配列をなす複数の燃料棒のうち、6
行6列目の燃料棒挿通セルを中心とする3×3正方格子
配列分に相当する領域に、1本の角型の大口径ウォータ
チャンネルを配置した沸騰水型原子炉用の燃料集合体に
おいて、 前記ウォータチャンネルは、その横断面積が3×3正
方格子配列分の面積よりも小さく、且つ、その中心軸が
前記3×3正方格子配列中心位置よりも前記制御棒側に
ずれた位置に配置されているものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a fuel assembly for a BWR of the present invention is a fuel assembly loaded in a core of a D lattice in which the fuel assembly arrangement is asymmetric, 6 out of a plurality of fuel rods forming a 9 × 9 square lattice array with the fuel rod insertion cell at the corner on the control rod insertion side as the first row and the first column
In a fuel assembly for a boiling water reactor in which one square large-diameter water channel is arranged in a region corresponding to a 3 × 3 square lattice array centered on the fuel rod insertion cell in the sixth row The water channel is arranged such that its cross-sectional area is smaller than the area of the 3 × 3 square lattice array and its central axis is displaced from the central position of the 3 × 3 square lattice array to the control rod side. It has been done.

この場合、前記縮小ウォータチャンネルの横断面積
は、好ましくは、前記3×3正方格子配列の燃料棒挿通
用セルの全ての桝目の占める正方形の面積に対して80%
乃至90%の範囲である。なお、ウォータチャンネルの縮
小及び片寄りに伴なって、前記ウォータチャンネルの前
記3×3正方格子配列の燃料棒挿通用セルの全ての桝目
を占める正方形との間にギャップが生じるが、このギャ
ップを流通する冷却水を燃料棒側へ導くために、ギャッ
プに沿ったスペーサ格子板の上端に、前記ウォータチャ
ンネルから離れる方向に冷却水を案内する冷却水案内手
段を設けてもよい。
In this case, the cross-sectional area of the reduced water channel is preferably 80% with respect to the square area occupied by all the cells of the fuel rod insertion cell of the 3 × 3 square lattice array.
To 90%. Along with the contraction and deviation of the water channel, a gap is formed between the water channel and the square occupying all the cells of the fuel rod insertion cell of the 3 × 3 square lattice array. In order to guide the circulating cooling water to the fuel rod side, cooling water guide means for guiding the cooling water in a direction away from the water channel may be provided at the upper end of the spacer lattice plate along the gap.

[作用] 上記のように構成された燃料集合体は、大口径ウォー
タチャンネルの横断面の面積を従来のそれ(3×3正方
格子配列の燃料棒挿通用セルの全ての桝目の占める正方
形の面積に相当)よりも小さくしたことにより、沸騰領
域の冷却水流路面積が増加する故、低圧損化が図られ
る。更に、このウォータチャンネルを3×3正方格子配
列の桝目中で水ギャップの広い制御棒挿入側に片寄らせ
て配置したことにより、減速材としての冷却水分布が対
称化するので、反応度が最適化する。
[Operation] In the fuel assembly configured as described above, the cross-sectional area of the large-diameter water channel is the same as that of the conventional one (the square area occupied by all the grids of the fuel rod insertion cell of the 3 × 3 square lattice array). (Corresponding to the above), the cooling water flow passage area in the boiling region increases, so that low pressure loss is achieved. Furthermore, by arranging this water channel in a grid of a 3 × 3 square lattice array so as to be offset to the control rod insertion side with a wide water gap, the distribution of cooling water as a moderator becomes symmetrical, so the reactivity is optimal. Turn into.

また、スペーサ格子板の上端に、ウォータチャンネル
とのギャップに沿って設けられた冷却水案内手段は、ウ
ォータチャンネル外周方向に冷却水を案内するため、ギ
ャップ内を流通する冷却水を燃料棒側へ導き、燃料棒の
除熱に寄与するように働く。
Further, the cooling water guide means provided on the upper end of the spacer lattice plate along the gap with the water channel guides the cooling water in the outer circumferential direction of the water channel, so that the cooling water flowing in the gap is directed to the fuel rod side. It guides and works to contribute to the heat removal of the fuel rods.

[実施例] 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説
明する。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の9×9型燃料の集合体断面図を示
す。図において、参照符号102a〜105は上記従来技術の
第8図〜第9図と同様である。
FIG. 1 shows a sectional view of an assembly of 9 × 9 type fuel of the present invention. In the figure, reference numerals 102a to 105 are the same as those in FIGS. 8 to 9 of the above-mentioned prior art.

本発明の9×9型燃料集合体101aの特徴は、上記第9
図に示した従来のD格子用の9×9型燃料集合体に対し
て、ウォータチャンネル106aの面積を80〜90%に縮小
し、しかもウォータチャンネル106aの中心は、3×3の
桝目からなる正方形の中心と一致させず、広ギャップA
の方に片寄らせていることである。
The features of the 9 × 9 type fuel assembly 101a of the present invention are as follows:
The area of the water channel 106a is reduced to 80 to 90% with respect to the conventional 9 × 9 type fuel assembly for D lattice shown in the figure, and the center of the water channel 106a is composed of 3 × 3 grids. Wide gap A that does not match the center of the square
That is to be biased towards.

第2図は第1図に示した燃料集合体の特性グラフを示
す。
FIG. 2 shows a characteristic graph of the fuel assembly shown in FIG.

第2図において、グラフの横軸はウォータチャンネル
106aの横断面積を3×3の桝目からなる正方形の面積
(従来のウォータチャンネル106bの横断面積)に対する
縮小割合(%)で示し、縦軸は燃料集合体の圧損の低下
割合(%)及び取り出し燃焼度の低下割合(%)を示
す。
In Fig. 2, the horizontal axis of the graph is the water channel.
The cross-sectional area of 106a is shown by the reduction rate (%) with respect to the area of a square composed of 3 × 3 cells (the cross-sectional area of the conventional water channel 106b), and the vertical axis shows the reduction rate (%) of the pressure loss of the fuel assembly and the removal. Indicates the rate of decrease (%) in burnup.

グラフ中、本発明の特性は、一点鎖線200(圧損の低
下)及び実線201(取り出し燃焼度の低下)で示され
る。
In the graph, the characteristics of the present invention are shown by a one-dot chain line 200 (reduction of pressure loss) and a solid line 201 (reduction of burnup degree).

本発明のウォータチャンネル106aの好ましい横断面積
は、3行3列の桝目の面積に対して80%乃至90%の範囲
であり、この範囲では第2図から明らかなように、燃料
集合体圧損は約1.5%乃至2.5%低減する。この低圧損化
は、燃料集合体の冷却水流量を増加させるため、熱的余
裕を改善する。
The preferred cross-sectional area of the water channel 106a of the present invention is in the range of 80% to 90% with respect to the area of the grid of 3 rows and 3 columns, and in this range, as is apparent from FIG. About 1.5% to 2.5% reduction. This low pressure loss increases the cooling water flow rate of the fuel assembly, thus improving the thermal margin.

なお、ウォータチャンネルを単純に縮小する、すなわ
ちウォータチャンネルの中心を3×3の桝目からなる正
方形の中心に固定した縮小を行うと、取り出し燃焼度が
点線202のように低下してしまう。しかし、本発明のよ
うにウォータチャンネル106aを制御棒挿入側に片寄らせ
ると、実線201で示したように取り出し燃焼度の低下は
僅かである。この理由は、D格子全体として減速材分布
の対称性が良くなるからである。
If the water channel is simply reduced, that is, the center of the water channel is fixed to the center of a square composed of 3 × 3 grids, the take-out burnup decreases as indicated by the dotted line 202. However, when the water channel 106a is biased toward the control rod insertion side as in the present invention, the decrease in the burn-out degree as shown by the solid line 201 is slight. The reason is that the symmetry of the moderator distribution is improved in the entire D lattice.

ところで、上記第1図に示される本発明の構成による
と、上記3×3正方格子配列の燃料棒挿通用セルの全て
の桝目の占める正方形とウォータチャンネル106aとの間
にギャップ107が生じるが、このギャップ107に流れる冷
却水は燃料棒の除熱に寄与しないため無駄である。これ
を改善するためには、第3図(イ)に示すようにスペー
サの格子板(第1図の破線104に相当)300の上端の上記
ギャップ107に面する位置に、冷却水案内タブ301を設け
ると良い。この冷却水案内タブ301はギャップ107内を流
れる冷却水を燃料棒102aの方に向ける役割を持つ。
By the way, according to the configuration of the present invention shown in FIG. 1, a gap 107 is formed between the water channel 106a and the square occupied by all the cells of the fuel rod insertion cell of the 3 × 3 square lattice array. The cooling water flowing in this gap 107 is useless because it does not contribute to the heat removal of the fuel rods. In order to improve this, as shown in FIG. 3 (a), the cooling water guide tab 301 is provided at the position facing the gap 107 at the upper end of the spacer lattice plate (corresponding to the broken line 104 in FIG. 1). Should be provided. The cooling water guide tab 301 has a role of directing the cooling water flowing in the gap 107 toward the fuel rod 102a.

冷却水案内タブ301について更に詳しく説明すると、
第3図(ロ)に示すように冷却水案内タブ301は、スペ
ーサの格子板300の上端よりウォータチャンネル106aに
向って折り曲げられ、ウォータチャンネル106aに接する
直前で上向きに折り返すことにより形成されている。ス
ペーサの格子板300とウォータチャンネル106aの間のギ
ャップ107を通ってきた冷却水は、第3図(ロ)中に矢
印で示すように、折り曲げの中央に設けられた開口部30
2より上方に流れ、冷却水案内タブ301により燃料棒側に
流される。また、スプリング部材303はウォータチャン
ネル106aを支持するために設けられているもので、ウォ
ータチャンネル106aを3行3列の仮想格子の制御棒側に
押しつけている。
To explain the cooling water guide tab 301 in more detail,
As shown in FIG. 3B, the cooling water guide tab 301 is bent from the upper end of the lattice plate 300 of the spacer toward the water channel 106a, and is formed by folding back upward just before coming into contact with the water channel 106a. . The cooling water that has flowed through the gap 107 between the grid plate 300 of the spacer and the water channel 106a has an opening 30 provided at the center of the bend, as indicated by an arrow in FIG.
2 and flows toward the fuel rod side by the cooling water guide tab 301. The spring member 303 is provided to support the water channel 106a, and presses the water channel 106a against the control rod side of the virtual lattice of 3 rows and 3 columns.

なお、上記実施例では、冷却水案内タブ301をスペー
サの格子板300の上端に追加したものについて説明した
が、冷却水案内タブとウォータチャンネル支持用スプリ
ング部材を兼ねた第4図に示すような部材を用いてもよ
い。
In the above embodiment, the cooling water guide tab 301 is added to the upper end of the lattice plate 300 of the spacer, but as shown in FIG. 4 which also serves as the cooling water guide tab and the spring member for supporting the water channel. A member may be used.

このタブ兼スプリング部材400は、下半部に三個の保
持爪401を有し、上半部はスプリング機能を果たすよう
に湾曲した曲げ部402を形成しているが、この曲げ部402
はタブ機能をも兼ねるように開口部403が設けられてい
る。
The tab / spring member 400 has three holding claws 401 in the lower half portion, and the upper half portion forms a curved bent portion 402 so as to perform a spring function.
Is provided with an opening 403 so as to also have a tab function.

このように構成されたタブ兼スプリング部材400は、
保持爪401によりスペーサの格子板300に取付けられ、曲
げ部402でウォータチャンネル106aを押しつけながら、
開口部403より流れ出た冷却水を燃料棒側に流す。
The tab and spring member 400 configured in this way is
It is attached to the lattice plate 300 of the spacer by the holding claw 401, while pressing the water channel 106a at the bent portion 402,
The cooling water flowing out from the opening 403 is made to flow to the fuel rod side.

[発明の効果] 本発明は、以下説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。
[Advantages of the Invention] Since the present invention is configured as described below,
The following effects are achieved.

ウォータチャンネルの横断面の面積を従来のそれより
も小さくして沸騰領域の冷却水流路面積を確保すること
により、低圧損化が図られる。
By making the cross-sectional area of the water channel smaller than that of the conventional one to secure the cooling water flow passage area in the boiling region, low pressure loss can be achieved.

更に、この縮小したウォータチャンネルを、D格子に
おいて水ギャップの広い制御棒挿入側に片寄らせて配置
したことにより、減速材分布が対称化する。
Furthermore, by arranging this reduced water channel on the side of the control rod insertion side where the water gap is wide in the D lattice, the moderator distribution is made symmetrical.

従って、D格子のBWRに装荷した場合、圧損の増加も
生じず、反応度を低減することなく局所ピーキング係数
を小さくすることが可能であり、核燃料の経済性向上に
好適な大口径ウォータチャンネルを備えた9×9型燃料
集合体を、D格子のBWRにも適用できるという効果があ
る。
Therefore, when loaded on the BWR of the D-lattice, pressure loss does not increase, and the local peaking coefficient can be reduced without reducing the reactivity, and a large diameter water channel suitable for improving the economic efficiency of nuclear fuel can be provided. The 9 × 9 type fuel assembly provided can be applied to the BWR of the D lattice.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の9×9型燃料集合体の横断面図、第2
図は9×9型燃料集合体の特性を示す線図、第3図
(イ),(ロ)は本発明の9×9型燃料集合体に用いる
冷却水案内タブの要部斜視図及びその要部縦断面図、第
4図は冷却水案内タブ兼ウォータチャンネル支持用スプ
リング部材の要部斜視図、第5図は沸騰水型原子炉の炉
心の1/4を表わす模式図、第6図及び第7図は従来の8
×8型燃料集合体に係る横断面図及びその透視斜視図、
第8図及び第9図はそれぞれ従来の9×9型燃料集合体
に係る横断面図である。 101a……9×9型燃料集合体 106a……ウォータチャンネル 301……冷却水案内タブ 400……冷却水案内タブ兼ウォータチャンネル支持用ス
プリング部材
FIG. 1 is a cross sectional view of a 9 × 9 type fuel assembly of the present invention, FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of a 9 × 9 type fuel assembly, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are perspective views of a main part of a cooling water guide tab used for the 9 × 9 type fuel assembly of the present invention and its Fig. 4 is a longitudinal sectional view of an essential part, Fig. 4 is a perspective view of an essential part of a spring member for supporting a cooling water guide tab and a water channel, and Fig. 5 is a schematic view showing 1/4 of a core of a boiling water reactor, Fig. 6 And FIG. 7 shows the conventional 8
A cross-sectional view of a × 8 type fuel assembly and a perspective view thereof,
8 and 9 are cross-sectional views of a conventional 9 × 9 type fuel assembly. 101a …… 9 × 9 type fuel assembly 106a …… Water channel 301 …… Cooling water guide tab 400 …… Cooling water guide tab and spring member for supporting water channel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギユンター リル ドイツ連邦共和国ヘルツオーゲンアウラ ツハ、ヘンデルシユトラーセ 10 (72)発明者 ピーター ウルバン ドアツ連邦共和国トレブール、ヤーンシ ユトラーセ 24 (56)参考文献 特開 昭60−13284(JP,A) 特開 昭61−212788(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Guyunter Ril Herzogen Auratsuha, Federal Republic of Germany Handelshyutraße 10 (72) Inventor Peter Urban, Trevor, Republic of the Federal Republic of Doats, Jansi Utraße 24 (56) References Sho 60-13284 (JP, A) JP 61-212788 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃料集合体配置が非対称なD格子の炉心に
装荷される燃料集合体であって、 制御棒挿入側の角の燃料棒挿通用セルを1行1列目とし
て9×9正方格子配列をなす複数の燃料棒のうち、6行
6列目の燃料棒挿通セルを中心とする3×3正方格子配
列分に相当する領域に、1本の角型の大口径ウォータチ
ャンネルを配置した沸騰水型原子炉用の燃料集合体にお
いて、 前記ウォータチャンネルは、その横断面積が3×3正方
格子配列分の面積よりも小さく、且つ、その中心軸が前
記3×3正方格子配列中心位置よりも前記制御棒側にず
れた位置に配置されていることを特徴とする沸騰水型原
子炉用燃料集合体。
1. A fuel assembly to be loaded in a core of a D-lattice having an asymmetric fuel assembly arrangement, wherein the fuel rod insertion cell at the corner on the control rod insertion side is the first row and the first column and is 9 × 9 square. One square large-diameter water channel is arranged in a region corresponding to a 3 × 3 square lattice arrangement centered on the fuel rod insertion cell at the 6th row and the 6th column among the plurality of fuel rods forming the lattice arrangement. In the fuel assembly for a boiling water reactor, the water channel has a cross-sectional area smaller than the area of 3 × 3 square lattice array and the central axis of the water channel is the central position of the 3 × 3 square lattice array. A fuel assembly for a boiling water nuclear reactor, wherein the fuel assembly is arranged at a position displaced toward the control rod side with respect to the above.
【請求項2】前記ウォータチャンネルの横断面積は、前
記3×3正方格子配列分の面積の80%乃至90%の範囲内
であることを特徴とする請求項1に記載の沸騰水型原子
炉用燃料集合体。
2. The boiling water reactor according to claim 1, wherein the cross-sectional area of the water channel is within a range of 80% to 90% of the area of the 3 × 3 square lattice array. Fuel assembly.
【請求項3】前記3×3正方格子配列分の面積を持つ正
方形とウォータチャンネルとの間のギャップに沿って流
れる冷却水を、前記ウォータチャンネルから離れる方向
に案内する冷却水案内手段をスペーサ格子板の上端に備
えていることを特徴とする請求項1または2に記載の沸
騰水型原子炉用燃料集合体。
3. A spacer grid for cooling water guiding means for guiding cooling water flowing along a gap between a water channel and a square having an area corresponding to the 3 × 3 square grid array, in a direction away from the water channel. The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1 or 2, which is provided at the upper end of the plate.
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