JP3199814B2 - Fuel assembly - Google Patents
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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(BW
R)用燃料集合体に係り、特に制御棒落下事故時の安定
性向上を図った燃料集合体に関する。The present invention relates to a boiling water reactor (BW).
The present invention relates to a fuel assembly for R), and more particularly to a fuel assembly with improved stability in the event of a control rod falling accident.
【0002】[0002]
【従来の技術】BWRにおいて想定される事故の1つと
して、制御棒の落下による反応度挿入事故が挙げられ
る。これは、原子炉が臨界またはその近傍にある場合
で、制御棒の落下が生じた際に、炉心に急激な反応度の
投入が起きる事象である。特に印加反応度が1$を超え
た場合には、炉心出力の急上昇に伴う燃料エンタルピー
の増大により燃料の破損を生じる可能性がある。2. Description of the Related Art One of the accidents assumed in a BWR is a reactivity insertion accident due to a drop of a control rod. This is an event in which when the reactor is at or near the criticality, when the control rod falls, a sharp reactivity is injected into the reactor core. In particular, when the applied reactivity exceeds 1 °, there is a possibility that fuel may be damaged due to an increase in fuel enthalpy due to a sharp rise in core power.
【0003】この種の制御棒落下事故時には、炉心の径
方向については、制御棒引き抜きセルを中心に出力分布
は非常に局所的になる。また、炉心の軸方向について
は、図7に例示される制御棒落下事故時の制御棒引き抜
きセルの軸方向出力分布のように、上部18/24〜22/24
ノードにおいて出力ピークができる。したがって、これ
らの部位の燃料破損の危険性は他の部分に比べて非常に
高くなる。[0003] In the case of a control rod drop accident of this type, the power distribution becomes very local in the radial direction of the core centering on the control rod withdrawal cell. As for the axial direction of the core, as shown in the axial power distribution of the control rod withdrawal cell at the time of the control rod fall accident illustrated in FIG.
An output peak occurs at the node. Therefore, the risk of fuel breakage in these parts is much higher than in other parts.
【0004】このような問題に対処するために、従来で
は、制御棒価値が過大にならないような制御棒の引き抜
き順序をあらかじめ設定しておき、この順序にしたがっ
て引き抜いていく方法などがとられていた。In order to cope with such a problem, a method of previously setting the control rod withdrawal order so that the control rod value does not become excessive and taking out the control rod in accordance with this order has been adopted. Was.
【0005】ところで、燃料集合体は多数の燃料棒を束
ねて構成されており、上述した制御棒落下事故時のエン
タルピーの上昇は、燃料集合体断面内での出力(局所ピ
ーキング)の大きい燃料棒において顕著である。従来、
燃料集合体断面内の濃縮度分布の決定の際には、出力運
転時の線出力密度の低減のために出力運転時の局所ピー
キングを低減することに主眼が置かれていた。Incidentally, the fuel assembly is formed by bundling a large number of fuel rods, and the increase in enthalpy at the time of the control rod falling accident described above is caused by a fuel rod having a large output (local peaking) in the cross section of the fuel assembly. Is remarkable. Conventionally,
When determining the enrichment distribution in the cross section of the fuel assembly, the main focus was on reducing local peaking during output operation in order to reduce the linear power density during output operation.
【0006】しかしながら、制御棒落下事故は、低温時
で最も厳しくなり、また、核分裂性物質が多く燃料集合
体出力が高くなる新燃料で厳しくなる傾向にある。しか
も、一般に局所ピーキングは燃焼初期で大きくなるの
で、低温時の新燃料の局所ピーキングを低減する必要が
ある。ところが、従来の燃料では、出力運転時の局所ピ
ーキングを低減すれば低温時の局所ピーキングも同時に
低減できる傾向にあったため、低温時の局所ピーキング
に特に注意する必要がなかった。[0006] However, the control rod fall accident is most severe at low temperatures, and tends to be more severe with new fuels that contain a large amount of fissile material and have high fuel assembly outputs. In addition, since local peaking generally increases in the early stage of combustion, it is necessary to reduce local peaking of fresh fuel at low temperatures. However, in the conventional fuel, if local peaking during output operation is reduced, local peaking at low temperatures tends to be reduced at the same time, and therefore, it is not necessary to pay special attention to local peaking at low temperatures.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが近年、図4に
示したように、限界出力比や安定性の向上と軸方向の水
対燃料原子数比の改善による軸方向出力分布の平坦化を
目的として、燃料集合体軸方向の上部領域で燃料棒を欠
損させた、いわゆる部分長燃料棒(Pの燃料)を用いた
燃料集合体が考えられている。However, in recent years, as shown in FIG. 4, the purpose of the present invention is to improve the critical power ratio and stability and to flatten the axial power distribution by improving the axial water to fuel atomic ratio. A fuel assembly using a so-called partial-length fuel rod (P fuel) in which a fuel rod is cut off in an upper region in the axial direction of the fuel assembly has been considered.
【0008】図4は従来例の燃料集合体の濃縮度分布を
説明するためのもので、図4(a)は燃料集合体のチャ
ンネルボックス内のUO2 制御棒(全長燃料棒)1〜
3,Gd燃料棒G,部分長燃料棒Pおよびウォータロッ
ドWの9行9列配列の上部領域の断面内濃縮度分布状態
を示している。図4(b)はUO2 燃料棒1〜3と、G
d燃料棒Gの 235Uのwt%とGd2 O3 のwt%および各
々の本数を表示した凡例図で、図4(c)は各燃料棒1
〜3,P,Gの軸方向の濃縮度分布状態を示している。FIG. 4 is a diagram for explaining the enrichment distribution of a conventional fuel assembly. FIG. 4 (a) shows UO 2 control rods (full length fuel rods) 1 to 4 in a channel box of the fuel assembly.
3 shows the enrichment distribution state in the cross section of the upper region of the 9-by-9 array of the Gd fuel rods G, the partial length fuel rods P, and the water rods W. FIG. 4B shows UO 2 fuel rods 1 to 3 and G
d is a legend diagram showing the wt% of 235 U and the wt% of Gd 2 O 3 and the number of each of them, and FIG.
3, P, and G show the concentration distribution state in the axial direction.
【0009】なお、熱中性子束分布は制御棒挿入側から
右側へ矢印方向に沿ってプロットする。また、図4
(a)中の座標の読み方は左下すみを原点とし、左下か
ら上方へ1〜9、左下から右方へ1〜9の番号を付して
読むものとする。The thermal neutron flux distribution is plotted along the direction of the arrow from the control rod insertion side to the right side. FIG.
(A) The coordinates in (a) are to be read with numbers 1 to 9 from the lower left to the upper part and from 1 to 9 from the lower left to the right with the lower left corner as the origin.
【0010】さらに、図4(b)中のスプリット数とは
ウラン濃縮度の数で、図4では 4.6, 3.9, 3.3, 2.5
の4種類ある。LPFはLocal Peaking Factorの略で、
最大出力/平均出力で示している。ここでは(5,1)
の位置の燃料棒が一番出力比が高いことを示している。
また、上部領域とは部分長燃料棒より上の領域を指して
いる。Further, the number of splits in FIG. 4 (b) is the number of uranium enrichment, and in FIG. 4, 4.6, 3.9, 3.3, 2.5
There are four types. LPF stands for Local Peaking Factor,
The maximum output / average output is shown. Here (5,1)
It shows that the fuel rod at the position of the position has the highest output ratio.
Further, the upper region refers to a region above the partial length fuel rod.
【0011】このような燃料集合体では、制御棒落下事
故時の制御棒引き抜きセルで出力ピークを生じる軸方向
上部の領域において燃料棒のない領域ができ、低温時に
おいてはこの位置に水が集中するため、出力運転時と低
温時の水の密度分布が大きく異なることになる。In such a fuel assembly, an area without fuel rods is formed in an axially upper area where an output peak occurs in the control rod withdrawal cell at the time of a control rod drop accident, and water concentrates at this position at low temperatures. Therefore, the density distribution of the water at the time of the output operation and at the time of the low temperature greatly differ.
【0012】そのため、図5および図6に示したよう
に、部分長燃料棒の位置に隣接した最外周位置の熱中性
子束分布が出力運転時と低温時において大きく異なり、
低温時において、部分長燃料棒の位置に集中した水の影
響で熱中性子束分布にピーク(図では、(1,5)位
置)ができる。Therefore, as shown in FIGS. 5 and 6, the thermal neutron flux distribution at the outermost peripheral position adjacent to the position of the partial length fuel rod is greatly different between at the time of output operation and at the time of low temperature.
At a low temperature, the thermal neutron flux distribution has a peak ((1, 5) position in the figure) due to the water concentrated at the position of the partial length fuel rod.
【0013】ここで、図5は図4に示した燃料集合体に
おいて全燃料棒の濃縮度を同一とした場合の上部領域の
最外周位置における横方向(矢印位置)の熱中性子束分
布を表している。図5中実線は低温時、破線は出力運転
時を示している。FIG. 5 shows the thermal neutron flux distribution in the lateral direction (arrow position) at the outermost peripheral position of the upper region when the enrichment of all the fuel rods is the same in the fuel assembly shown in FIG. ing. In FIG. 5, a solid line indicates a low temperature, and a broken line indicates an output operation.
【0014】図6は燃料集合体と燃料集合体の間の水領
域の幅が制御棒の挿入側と非挿入側で異なる燃料集合体
についての同様の図であり、水領域の幅広い制御棒挿入
側からの水の影響で、横方向の熱中性子束分布に偏りが
生じている。なお、図中実線は低温時、破線は出力運転
時を示している。FIG. 6 is a similar view of a fuel assembly in which the width of the water region between the fuel assembly and the fuel assembly is different between the control rod insertion side and the non-insertion side of the control rod. Due to the influence of water from the side, the lateral thermal neutron flux distribution is biased. In the drawing, a solid line indicates a low temperature, and a broken line indicates an output operation.
【0015】一般に各燃料棒の出力は濃縮度と熱中性子
束の積で決まるから、従来のように出力運転時の局所ピ
ーキングを低減するような濃縮度分布を採用した場合に
は、運転時の熱中性子束の大きさが同程度の燃料棒位置
の濃縮度は同じものを用いるような濃縮度分布となる。
この場合、例えば、図4に示したような濃縮度分布、す
なわち、部分長燃料棒Pの位置に隣接した(1,5)位
置の濃縮度とその両隣の位置((1,4)および(1,
6)位置)の濃縮度が同じ種類の濃縮度を用いる濃縮度
分布になる。Generally, the output of each fuel rod is determined by the product of the enrichment and the thermal neutron flux. Therefore, if an enrichment distribution that reduces local peaking during output operation as in the prior art is adopted, the output during operation will be reduced. The enrichment at fuel rod positions having the same thermal neutron flux size has an enrichment distribution such that the same one is used.
In this case, for example, the enrichment distribution as shown in FIG. 4, that is, the enrichment at the (1, 5) position adjacent to the position of the partial length fuel rod P and the positions ((1, 4) and ( 1,
6) The enrichment of the position) becomes an enrichment distribution using the same type of enrichment.
【0016】しかしながら、制御棒落下事故時の制御棒
引き抜きセルで出力ピークを生じる軸方向上部の領域に
おいてこのような濃縮度分布を採用すると、低温時にお
いては部分長燃料棒Pの位置に隣接した燃料集合体最外
周位置の燃料棒の熱中性子束が大きくなるので、その位
置の局所出力が高くなりやすい。つまり、低温時の局所
ピーキング低減の観点からは、部分長燃料棒Pの位置に
隣接した燃料集合体の最外周位置の燃料棒の濃縮度をあ
らかじめ下げた濃縮度分布とした方がよい場合がある。However, if such an enrichment distribution is adopted in the axially upper region where an output peak occurs in the control rod withdrawal cell in the event of a control rod fall accident, when the temperature is low, it is adjacent to the position of the partial length fuel rod P. Since the thermal neutron flux of the fuel rod at the outermost position of the fuel assembly increases, the local output at that position tends to increase. In other words, from the viewpoint of reducing local peaking at low temperatures, it may be preferable to set the enrichment distribution in which the enrichment of the outermost fuel rod of the fuel assembly adjacent to the position of the partial length fuel rod P is reduced in advance. is there.
【0017】以上述べたように、従来までの設計方法で
ある出力運転時の局所ピーキングの低減を重視した燃料
集合体の濃縮度分布では、低温時の局所ピーキングが十
分に低減されない課題がある。As described above, in the enrichment distribution of the fuel assembly which emphasizes the reduction of the local peaking at the time of the output operation which is the conventional design method, there is a problem that the local peaking at the low temperature is not sufficiently reduced.
【0018】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、部分長燃料棒を用いた燃料集合体において、
制御棒の落下事故時に対する安全性を向上させるように
低温時の局所ピーキングの低減に効果的な濃縮度分布を
持つ燃料集合体を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In a fuel assembly using a partial length fuel rod,
An object of the present invention is to provide a fuel assembly having an enrichment distribution that is effective for reducing local peaking at low temperatures so as to improve safety in the event of a control rod falling accident.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は全長燃料棒であ
る第1群の燃料棒と、この第1群の燃料棒よりも軸方向
長さが短い部分長燃料棒である第2群の燃料棒とを格子
状に配列して構成され、燃料集合体最外周位置にGd2
O3を含まない前記第1群の燃料棒が配置された燃料集
合体において、前記第2群の燃料棒が欠如している軸方
向位置における燃料集合体断面内で、少なくとも制御棒
が挿入される側の前記第2群の燃料棒位置に隣接する燃
料集合体最外周位置に配置される全ての前記第1群の燃
料棒Aの濃縮度は、前記燃料棒Aに隣接する最外周位置
の2本の前記第1群の燃料棒B,Cのうち、前記燃料棒
Aの位置から最も近いコーナーと反対側に位置する前記
第1群の燃料棒Bの濃縮度より低く設定されていること
を特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a full length fuel rod.
That the fuel rods of the first group is constructed by arranging fuel rods in the second group axial length is shorter partial length fuel rods than the fuel rods of the first group in a lattice fuel assembly Gd 2 at outermost position
In the fuel assembly in which the first group of fuel rods not including O 3 are arranged, at least a control rod is inserted in a fuel assembly cross section at an axial position where the second group of fuel rods is missing. enrichment of the fuel rods a of all of the first group disposed on the fuel assembly outermost position adjacent to the fuel rod positions of the second group that side of the outermost position adjacent to the fuel rods a two said first group of fuel rods B, among and C, the fuel rods a position closest corner and are low rather set Ri by enrichment of the fuel rods B of the first group located on the opposite side from the It is characterized by that.
【0020】[0020]
【作用】第2群の燃料棒、つまり部分長燃料棒のない軸
方向燃料集合体断面において、例えば図1(a)に示す
ように部分長燃料棒の位置に隣接した燃料集合体最外周
位置A 1 (以下Aと記す)の燃料棒の濃縮度を、位置A
に隣接する最外周位置B 1 (以下Bと記す)、C 1 (以
下Cと記す)の2本の燃料棒のうち、少なくとも位置A
から最も近いコーナーと反対側の位置Bの燃料棒の濃縮
度よりも低くする燃料集合体の濃縮度分布を採用する。
これにより、位置Aの低温時の局所出力を抑えることが
でき、低温時の局所ピーキングを悪化させることなく出
力運転時の局所ピーキングを低減することができる。 FIG. 1A shows a sectional view of a second group of fuel rods, that is, a sectional view of an axial fuel assembly without a partial length fuel rod .
The enrichment of the fuel rod at the outermost position A 1 (hereinafter referred to as A) of the fuel assembly adjacent to the position of the partial length fuel rod is
Outermost positions B 1 (hereinafter referred to as B) and C 1 ( hereinafter referred to as
At least position A of the two fuel rods
The enrichment distribution of the fuel assembly, which is lower than the enrichment of the fuel rod at the position B on the side opposite to the corner closest to the fuel cell, is adopted.
As a result, the local output at the low temperature at the position A can be suppressed, and the local peaking during the output operation can be reduced without deteriorating the local peaking at the low temperature.
【0021】ここで、部分長燃料棒の位置に隣接した燃
料集合体最外周位置Aの燃料棒の濃縮度と比較すべき燃
料棒を、位置Aに隣接する最外周位置の2本の燃料棒の
うち位置Aから最も近いコーナーと反対側の位置Bの燃
料棒としたのは、以下の理由による。Here, the fuel rods to be compared with the enrichment of the fuel rods at the outermost peripheral position A of the fuel assembly adjacent to the position of the partial length fuel rods are the two fuel rods at the outermost peripheral positions adjacent to the position A. The reason why the fuel rod at the position B opposite to the corner closest to the position A is B is as follows.
【0022】つまり、着目した位置Aが燃料集合体のコ
ーナーに近付くと、部分長燃料棒の欠損した位置の水か
らの影響よりも、燃料集合体と燃料集合体の間の水領域
からの影響の方が勝り、位置Aに隣接する最外周位置の
2本の燃料棒のうち位置Aから最も近いコーナーと同じ
側の位置Cの燃料棒の濃縮度の方が位置Aの濃縮度より
も低くなる場合があるからである。In other words, when the position A of interest approaches the corner of the fuel assembly, the influence of the water region between the fuel assembly and the fuel assembly is smaller than the influence of the water at the position where the partial length fuel rod is lost. Is superior, and the enrichment of the fuel rod at the position C on the same side as the nearest corner from the position A is lower than the enrichment at the position A among the two outermost fuel rods adjacent to the position A. This is because it may be.
【0023】したがって、位置Aの燃料棒の濃縮度は、
位置Aから最も近いコーナーと同じ側の位置Cの燃料棒
ではなく、位置Aから最も近いコーナーと反対側の位置
Bの燃料棒の濃縮度と比較すべきである。Therefore, the enrichment of the fuel rod at the position A is
The enrichment of the fuel rod at position B, opposite the corner closest to position A and opposite position B, should be compared to the fuel rod at position C, not on the same side as the corner closest to position A.
【0024】[0024]
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る燃料集合体の第1の実施例を示して
いる。図1(a)は制御棒落下事故時の制御棒引き抜き
セルで出力ピークを生じる軸方向上部の領域の断面内の
濃縮度分布を示し、図1(b)は図1(a)の燃料棒1
〜4とGd燃料棒Gの濃縮度を示している。部分長燃料
棒Pの位置Pに隣接した燃料集合体最外周位置のすべて
の燃料棒(○印で示した)の濃縮度を低くした濃縮度分
布を採用している。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention. FIG. 1A shows an enrichment distribution in a cross section of an axially upper region where an output peak occurs in a control rod withdrawal cell at the time of a control rod falling accident, and FIG. 1B shows a fuel rod of FIG. 1A. 1
-4 and the enrichment of the Gd fuel rod G. The enrichment distribution in which the enrichment of all the fuel rods (indicated by ○) at the outermost peripheral position of the fuel assembly adjacent to the position P of the partial length fuel rod P is reduced is adopted.
【0025】特に、(1,5)位置およびその対称位置
の燃料棒の濃縮度を低減した点が、図4に示したような
従来までの濃縮度分布と異なっている。これにより、図
1と図4に示したように、平均濃縮度、Gd本数、濃縮
度種類数が同じ条件では、低温時のLPFが1.40から1.
36まで約3%程度低減できた。In particular, the point that the enrichment of the fuel rods at the (1,5) position and its symmetrical position is reduced is different from the conventional enrichment distribution as shown in FIG. Thus, as shown in FIGS. 1 and 4, under the same conditions of the average enrichment, the number of Gd, and the number of enrichment types, the LPF at low temperature is 1.40 to 1.40.
It was reduced by about 3% to 36.
【0026】なお、本実施例において、部分長燃料棒位
置に隣接した(1,2)位置と(1,8)位置およびそ
れらの対称位置(3番)の燃料棒の濃縮度が低減されて
いるのは、部分長燃料棒の欠損した位置の水からの影響
と燃料集合体と燃料集合体の間の水領域からの影響のた
めである。すなわち、図1(a)で符号A1 を付した
(1,2)位置の燃料棒は、位置A1 に隣接し、A1 か
ら最も近いコーナーと同じ側の位置をC1 、反対側の位
置をB1 としたとき、位置A1 の燃料棒の濃縮度を位置
B1 の燃料棒の濃縮度より低くしている。また、図1
(a)で符号A2 を付した(5,1)位置の燃料棒に関
しては、この位置と2つのコーナー(1,1),(9,
1)との距離は等しい。そのため、便宜上、位置A2 に
隣接し、A2 から最も近いコーナーと同じ側の位置C2
として(4,1)位置を、反対側の位置B2 として
(6,1)位置を選ぶと、位置A2 の燃料棒の濃縮度を
位置B2 の燃料棒の濃縮度より低くしている。このこと
は、C2 として(6,1)位置、B2 として(4,1)
位置を選んだとしても同様である。すなわち、A 2 であ
る(5,1)位置の燃料棒の濃縮度は、B 2 となる
(4,1)位置および(6,1)位置のいずれの燃料棒
の濃縮度よりも低く設定されている。 In this embodiment, the enrichment of the fuel rods at the (1,2) position and the (1,8) position adjacent to the partial length fuel rod position and at the symmetrical position (No. 3) thereof are reduced. This is due to the influence of the water at the position where the partial length fuel rod is lost and the influence of the water region between the fuel assemblies. That is, by symbol A 1 in FIG. 1 (a) (1,2) position the fuel rod is adjacent to the position A 1, the position of the same side as the nearest corner from A 1 C 1, on the opposite side when positioned to the B 1, it has a enrichment of the fuel rods in position a 1 lower than the enrichment of the fuel rods in position B 1. FIG.
By symbol A 2 in (a) (5,1) with respect to the fuel rod positions, the positions and the two corners (1,1), (9,
The distance to 1) is equal. Therefore, for convenience, adjacent to the position A 2, the position on the same side as the nearest corner from A 2 C 2
As the (4,1) position, choose the position (6,1) as the position B 2 of the opposite side to the enrichment of the fuel rods in position A 2 lower than the enrichment of the fuel rods in position B 2 . This means that (2,1) position as C 2 and (4,1) as B 2
The same is true even if the position is selected. In other words, A 2 Der
That (5,1) enrichment of the fuel rods in position, the B 2
Fuel rod at either (4,1) or (6,1) position
Is set lower than the enrichment.
【0027】次に図2により本発明に係る燃料集合体の
第2の実施例を説明する。図2(a)はチャンネルボッ
クス内のUO2 燃料棒(全長燃料棒)1〜5、Gd燃料
棒G1 〜G2 、部分長燃料棒PおよびウォータロッドW
の上部領域の断面内濃縮度分布状態を示しており、図2
(b)は図2(a)における各燃料棒1〜5,P,G1
〜G2 の軸方向のウラン濃縮度分布を凡例図として示し
ている。すなわち、図2(a)で符号A1 を付した
(1,2)位置の燃料棒は、位置A1 に隣接し、A1 か
ら最も近いコーナーと同じ側の位置をC1 、反対側の位
置をB1 としたとき、位置A1 の燃料棒の濃縮度を位置
B1 の燃料棒の濃縮度より低くしている。また、図2
(a)で符号A2 を付した(5,1)位置の燃料棒に関
しては、この位置と2つのコーナー(1,1),(9,
1)との距離は等しい。そのため、便宜上、位置A2 に
隣接し、A2 から最も近いコーナーと同じ側の位置C2
として(4,1)位置を、反対側の位置B2 として
(6,1)位置を選ぶと、位置A2 の燃料棒の濃縮度を
位置B2 の燃料棒の濃縮度より低くしている。このこと
は、C2 として(6,1)位置、B2 として(4,1)
位置を選んだとしても同様である。すなわち、A 2 であ
る(5,1)位置の燃料棒の濃縮度は、B 2 となる
(4,1)位置および(6,1)位置のいずれの燃料棒
の濃縮度よりも低く設定されている。 Next, a second embodiment of the fuel assembly according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows UO 2 fuel rods (full length fuel rods) 1 to 5, Gd fuel rods G 1 to G 2 , partial length fuel rods P and water rods W in the channel box.
2 shows the distribution of concentration in the cross section of the upper region of FIG.
2 (b) shows the fuel rods 1 to 5, P, G 1 in FIG.
It is shown as legend view uranium enrichment distribution in the axial direction of ~G 2. That is, by symbol A 1 in FIG. 2 (a) (1,2) fuel rod position is adjacent to the position A 1, the position of the same side as the nearest corner from A 1 C 1, on the opposite side when positioned to the B 1, it has a enrichment of the fuel rods in position a 1 lower than the enrichment of the fuel rods in position B 1. FIG.
By symbol A 2 in (a) (5,1) with respect to the fuel rod positions, the positions and the two corners (1,1), (9,
The distance to 1) is equal. Therefore, for convenience, adjacent to the position A 2, the position on the same side as the nearest corner from A 2 C 2
As the (4,1) position, choose the position (6,1) as the position B 2 of the opposite side to the enrichment of the fuel rods in position A 2 lower than the enrichment of the fuel rods in position B 2 . This means that (2,1) position as C 2 and (4,1) as B 2
The same is true even if the position is selected. In other words, A 2 Der
That (5,1) enrichment of the fuel rods in position, the B 2
Fuel rod at either (4,1) or (6,1) position
Is set lower than the enrichment.
【0028】この実施例は最近の設計で見られるように
軸方向の出力分布の平坦化のために軸方向に濃縮度の異
なる領域を設けている。上部領域の(1,5)位置およ
びその対称位置の燃料棒の濃縮度を低減した点が従来ま
での濃縮度分布と異なっている。This embodiment, as seen in recent designs, provides regions of different enrichment in the axial direction for flattening the power distribution in the axial direction. The point that the enrichment of the fuel rods at the (1,5) position in the upper region and the symmetric position thereof is reduced is different from the enrichment distribution of the related art.
【0029】次に図3により本発明に係る燃料集合体の
第3の実施例を説明する。図3(a)はチャンネルボッ
クス内のUO2 燃料棒(全長燃料棒)1〜7、Gd燃料
棒G1 〜G3 、部分長燃料棒PおよびウォータロッドW
の上部領域の断面内濃縮度分布状態を示しており、図3
(b)は図3(a)における各燃料棒1〜7,P,G1
〜G3 の軸方向のウラン濃縮度分布を凡例図として示し
ている。すなわち、図3(a)で符号A1 を付した
(1,2)位置の燃料棒は、位置A1 に隣接し、A1 か
ら最も近いコーナーと同じ側の位置をC1 、反対側の位
置をB1 としたとき、位置A1 の燃料棒の濃縮度を位置
B1 の燃料棒の濃縮度より低くしている。また、図3
(a)で符号A2 を付した(5,1)位置の燃料棒に関
しては、この位置と2つのコーナー(1,1),(9,
1)との距離は等しい。そのため、便宜上、位置A2 に
隣接し、A2 から最も近いコーナーと同じ側の位置C2
として(4,1)位置を、反対側の位置B2 として
(6,1)位置を選ぶと、位置A2 の燃料棒の濃縮度を
位置B2 の燃料棒の濃縮度より低くしている。このこと
は、C2 として(6,1)位置、B2 として(4,1)
位置を選んだとしても同様である。すなわち、A 2 であ
る(5,1)位置の燃料棒の濃縮度は、B 2 となる
(4,1)位置および(6,1)位置のいずれの燃料棒
の濃縮度よりも低く設定されている。 Next, a third embodiment of the fuel assembly according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows UO 2 fuel rods (full length fuel rods) 1 to 7, Gd fuel rods G 1 to G 3 , partial length fuel rods P and water rods W in the channel box.
3 shows the state of concentration distribution in the cross section of the upper region of FIG.
FIG. 3B shows the fuel rods 1 to 7, P, G 1 in FIG.
It is shown as legend view uranium enrichment distribution in the axial direction of ~G 3. That is, the fuel rod at the position (1, 2) denoted by the reference symbol A 1 in FIG. 3A is adjacent to the position A 1 , the position on the same side as the corner closest to A 1 on the same side as C 1 , when positioned to the B 1, it has a enrichment of the fuel rods in position a 1 lower than the enrichment of the fuel rods in position B 1. FIG.
By symbol A 2 in (a) (5,1) with respect to the fuel rod positions, the positions and the two corners (1,1), (9,
The distance to 1) is equal. Therefore, for convenience, adjacent to the position A 2, the position on the same side as the nearest corner from A 2 C 2
As the (4,1) position, choose the position (6,1) as the position B 2 of the opposite side to the enrichment of the fuel rods in position A 2 lower than the enrichment of the fuel rods in position B 2 . This means that (2,1) position as C 2 and (4,1) as B 2
The same is true even if the position is selected. In other words, A 2 Der
That (5,1) enrichment of the fuel rods in position, the B 2
Fuel rod at either (4,1) or (6,1) position
Is set lower than the enrichment.
【0030】この実施例は燃料集合体と燃料集合体の間
の水領域の幅が制御棒の挿入側と非挿入側で異なる燃料
集合体の場合である。部分長燃料棒P位置に隣接した燃
料集合体最外周位置の燃料棒の内で燃料集合体間の水領
域の幅が広い制御棒挿入側の燃料棒((2,1),
(1,2),(1,5),(5,1),(1,7),
(7,1))および水領域の幅が狭い制御棒非挿入側
((2,9),(9,2),(8,9),(9,8))
位置(○印で示した)の濃縮度を低減する濃縮度分布を
採用している。特に、(1,5),(5,1)位置の燃
料棒の濃縮度を低減する濃縮度分布を採用したところ
が、従来までの濃縮度分布と異なっている。This embodiment is a case of a fuel assembly in which the width of the water region between the fuel assemblies is different between the control rod insertion side and the control rod insertion side. Among the fuel rods at the outermost peripheral position of the fuel assembly adjacent to the position of the partial length fuel rod P, the fuel rods ((2, 1),
(1,2), (1,5), (5,1), (1,7),
(7, 1)) and the control rod non-insertion side where the width of the water area is narrow ((2, 9), (9, 2), (8, 9), (9, 8))
An enrichment distribution that reduces the enrichment at a position (indicated by a circle) is employed. In particular, the enrichment distribution that reduces the enrichment of the fuel rods at the (1,5) and (5,1) positions is different from the conventional enrichment distribution.
【0031】本実施例では、集合体間の水領域の幅が小
さい側の(5,9),(9,5)位置の燃料棒の濃縮度
は、もともと水領域からの影響が少ないので、従来の設
計で使用する最高濃縮度( 4.9wt%)を用いても局所出
力が大きくならないので低減する必要がない。In the present embodiment, since the enrichment of the fuel rods at the positions (5, 9) and (9, 5) on the side where the width of the water region between the assemblies is small, the influence of the water region is originally small. Even if the maximum enrichment (4.9 wt%) used in the conventional design is used, there is no need to reduce the local output because it does not increase.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、第1群の燃料棒の全長
燃料棒と第2群の燃料棒の部分長燃料棒とを格子状に配
列して構成される燃料集合体において、制御棒の落下事
故時の出力が上昇しやすい部分長燃料棒が欠如している
軸方向上部位置における燃料集合体断面内において、低
温時の局所ピーキングが低減され、制御棒落下事故時の
燃料棒のエンタルピーの上昇が緩和されるので、安全性
が大幅に向上される。According to the present invention, there is provided a fuel assembly in which a full length fuel rod of the first group of fuel rods and a partial length fuel rod of the second group of fuel rods are arranged in a lattice pattern. In the cross section of the fuel assembly at the upper part in the axial direction where the fuel rod lacks a part length fuel rod that is likely to increase in the event of a rod drop accident, local peaking at low temperatures is reduced, and the fuel rod Since the increase in enthalpy is reduced, safety is greatly improved.
【図1】(a)は本発明に係る燃料集合体の第1の実施
例における燃料棒とウォータロッドの配列状態を示す分
布図、(b)は(a)における凡例図。FIG. 1A is a distribution diagram showing the arrangement of fuel rods and water rods in a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention, and FIG. 1B is a legend diagram in FIG.
【図2】(a)は本発明に係る燃料集合体の第2の実施
例における燃料棒とウォータロッドの配列状態を示す分
布図、(b)は図1における燃料棒の軸方向の濃縮度分
布図。2A is a distribution diagram showing the arrangement of fuel rods and water rods in a second embodiment of the fuel assembly according to the present invention, and FIG. 2B is the enrichment of fuel rods in the axial direction in FIG. Distribution map.
【図3】(a)は本発明に係る燃料集合体の第3の実施
例における燃料棒とウォータロッドの配列状態を示す分
布図、(b)は(a)における凡例図。FIG. 3A is a distribution diagram showing the arrangement of fuel rods and water rods in a third embodiment of the fuel assembly according to the present invention, and FIG. 3B is a legend diagram in FIG.
【図4】(a)は従来の燃料集合体における燃料棒とウ
ォータロッドの配列状態を示す分布図、(b)は(a)
における凡例図、(c)は(a)における燃料棒の軸方
向の濃縮度分布図。FIG. 4A is a distribution diagram showing the arrangement of fuel rods and water rods in a conventional fuel assembly, and FIG. 4B is a distribution diagram of FIG.
FIG. 3C is an enrichment distribution diagram in the axial direction of the fuel rod in FIG.
【図5】図4における燃料集合体の最外周位置における
横方向の熱中性子分布を示す特性曲線図。FIG. 5 is a characteristic curve diagram showing a thermal neutron distribution in a lateral direction at an outermost peripheral position of the fuel assembly in FIG. 4;
【図6】燃料集合体と燃料集合体の間の水領域の幅が制
御棒挿入側と非挿入側で異なる燃料集合体の最外周位置
における横方向の熱中性子分布を示す特性曲線図。FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing a lateral thermal neutron distribution at the outermost peripheral position of a fuel assembly in which the width of a water region between the fuel assembly and the fuel rod is different between the control rod insertion side and the non-insertion side.
【図7】従来の燃料集合体において、制御棒の落下事故
時において制御棒引き抜きセルの軸方向出力分布の一例
を示す特性曲線図。FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing an example of an axial output distribution of a control rod withdrawn cell when a control rod falls in a conventional fuel assembly.
1,2,3,4,5,6,7…UO2 燃料棒、G,
G1 ,G2 ,G3 …Gd燃料棒、○…本発明による低濃
縮度燃料棒、P…部分長燃料棒、W…ウォータロッド、
NU…天然ウランブランケット、e… 235U(wt%)、
G…Gd2 O2 (wt%)。1,2,3,4,5,6,7 ... UO 2 fuel rod, G,
G 1 , G 2 , G 3 … Gd fuel rod, ○: low-enrichment fuel rod according to the present invention, P… partial length fuel rod, W… water rod,
NU: Natural uranium blanket, e: 235 U (wt%),
G ... Gd 2 O 2 (wt %).
Claims (1)
の第1群の燃料棒よりも軸方向長さが短い部分長燃料棒
である第2群の燃料棒とを格子状に配列して構成され、
燃料集合体最外周位置にGd2O3を含まない前記第1群
の燃料棒が配置された燃料集合体において、前記第2群
の燃料棒が欠如している軸方向位置における燃料集合体
断面内で、少なくとも制御棒が挿入される側の前記第2
群の燃料棒位置に隣接する燃料集合体最外周位置に配置
される全ての前記第1群の燃料棒Aの濃縮度は、前記燃
料棒Aに隣接する最外周位置の2本の前記第1群の燃料
棒B,Cのうち、前記燃料棒Aの位置から最も近いコー
ナーと反対側に位置する前記第1群の燃料棒Bの濃縮度
より低く設定されていることを特徴とする燃料集合体。1. A fuel rods in the first group are full-length fuel rods, the first group of fuel rods axial length shorter partial length fuel rods than
And the second group of fuel rods are arranged in a grid pattern,
In the fuel assembly in which the first group of fuel rods containing no Gd 2 O 3 is arranged at the outermost position of the fuel assembly, a cross section of the fuel assembly at an axial position where the second group of fuel rods is missing an inner, second side at least a control rod is inserted
Located at the outermost position of the fuel assembly adjacent to the group of fuel rods
The enrichment of all the first group of fuel rods A is determined by the position of the fuel rod A among the two first group of fuel rods B and C at the outermost position adjacent to the fuel rod A. fuel assembly, characterized that you have been enrichment <br/> by Ri low rather setting the nearest corner and fuel rods B of the first group located on the opposite side from.
Priority Applications (1)
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| JP03781092A JP3199814B2 (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Fuel assembly |
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| JPH05232274A JPH05232274A (en) | 1993-09-07 |
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