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JP3501406B2 - Fuel assembly - Google Patents
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JP3501406B2 - Fuel assembly - Google Patents

Fuel assembly

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JP3501406B2
JP3501406B2 JP16285692A JP16285692A JP3501406B2 JP 3501406 B2 JP3501406 B2 JP 3501406B2 JP 16285692 A JP16285692 A JP 16285692A JP 16285692 A JP16285692 A JP 16285692A JP 3501406 B2 JP3501406 B2 JP 3501406B2
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靖 平野
厚治 蛭川
毅 中嶋
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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

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、沸騰水型原子炉に用い
られる高燃焼度の燃料集合体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high burnup fuel assembly used in a boiling water reactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、原子力発電の経済性向上のため
に、燃料の取出燃焼度の伸長(高燃焼度化)が進められ
ている。このような高燃焼度燃料集合体の一例を図5に
示す。燃料集合体1は長尺燃料棒2、短尺燃料棒3およ
び太径ウォータロッド6をスペーサ8で正方格子状に束
ねて上部タイプレート4および下部タイプレート5に固
定して燃料棒束とし、この燃料棒束をチャンネルボック
ス7で包囲して構成されている。なお、図5中符号9は
外部スプリングで、長尺燃料棒2と上部タイプレート4
との間に介在されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to improve the economical efficiency of nuclear power generation, the take-out burnup of fuel has been increased (increased burnup). An example of such a high burnup fuel assembly is shown in FIG. In the fuel assembly 1, a long fuel rod 2, a short fuel rod 3 and a large diameter water rod 6 are bound by a spacer 8 in a square lattice shape and fixed to an upper tie plate 4 and a lower tie plate 5 to form a fuel rod bundle. The fuel rod bundle is surrounded by a channel box 7. Reference numeral 9 in FIG. 5 is an external spring, which is composed of the long fuel rod 2 and the upper tie plate 4.
Is intervened between.

【0003】このように構成された高燃焼度の燃料集合
体は、従来の一般的に知られている燃料集合体と比較し
て以下のような特長を有している。高燃焼度化するため
には燃料の高濃縮度化が必要であるが、高濃縮度燃料で
はボイド分布による軸方向出力ピーキングがより一層増
大する。さらに、炉内滞在期間が異なる多種の燃料が同
時に炉心に混在することになるため、径方向出力ピーキ
ングも増大する。これらの結果、最大線出力密度や最小
限界出力比などの熱的余裕が減少する。これを改善する
ために、図5の燃料集合体1では、各燃料棒2,3の配
列を従来燃料の8×8から9×9にして燃料棒の本数を
増加している。
The high burnup fuel assembly thus constructed has the following features as compared with the conventionally known fuel assemblies. In order to achieve a high burnup, it is necessary to make the fuel highly enriched, but in the highly enriched fuel, the axial output peaking due to the void distribution is further increased. Further, since various kinds of fuels having different stay periods in the reactor are mixed in the core at the same time, radial power peaking also increases. As a result, thermal margins such as maximum line power density and minimum limit power ratio are reduced. In order to improve this, in the fuel assembly 1 of FIG. 5, the number of fuel rods is increased by changing the arrangement of the fuel rods 2 and 3 from 8 × 8 of the conventional fuel to 9 × 9.

【0004】ところが、燃料棒の本数が増加すると圧損
が増大し、これによって原子炉の安定性が損なわれるこ
とになる。そこで図5の燃料集合体では、一部の燃料棒
の長さを長尺燃料棒2よりも短くした短尺燃料棒3を使
用して、冷却材が二相流であるために圧損が大きい燃料
上部の流路を拡大して、燃料棒本数の増加による圧損の
増大を打ち消している。短尺燃料棒3の長さは長尺燃料
棒2の約2/3であり、冷却材の流れによって振動しな
いように、その上端から数cm以内にスペーサ8が位置す
るように設定されている。
However, as the number of fuel rods increases, the pressure loss increases, which impairs the stability of the nuclear reactor. Therefore, in the fuel assembly of FIG. 5, a short fuel rod 3 in which some of the fuel rods have a shorter length than the long fuel rod 2 is used, and the fuel with a large pressure loss is used because the coolant is a two-phase flow. The upper channel is enlarged to counteract the increase in pressure loss due to the increase in the number of fuel rods. The length of the short fuel rod 3 is about ⅔ of that of the long fuel rod 2, and the spacer 8 is set within a few cm from the upper end thereof so as not to vibrate due to the flow of the coolant.

【0005】また、出力を徐々に高めていった場合に、
燃料棒から冷却材への熱伝達が、効率のよい核沸騰から
効率の悪い膜沸騰へ沸騰遷移するときの燃料集合体の出
力が限界出力である。この沸騰遷移は燃料棒上部で発生
する可能性が高いので、短尺燃料棒3は限界出力を向上
させることができる。この目的のために、短尺燃料棒3
の位置は燃料棒の冷却効率の最も悪い場所を選定してお
り、これにより最小限界出力比を増大させている。
Also, when the output is gradually increased,
The limit output is the output of the fuel assembly when the heat transfer from the fuel rods to the coolant makes a boiling transition from the efficient nucleate boiling to the inefficient film boiling. Since this boiling transition is likely to occur in the upper part of the fuel rod, the short fuel rod 3 can improve the limit output. For this purpose, short fuel rods 3
As for the position of, the location where the cooling efficiency of the fuel rod is the worst is selected, thereby increasing the minimum limit output ratio.

【0006】短尺燃料棒3は、さらに炉停止余裕を向上
させる働きがある。原子炉停止時においては、炉心上端
から全長の1/4ないし1/3だけ下の部位において中
性子束がピークを形成する。原子炉停止時には冷却材
は、温度が低く密度が高いため、中性子吸収材として作
用するので、軸方向上部において燃料棒本数を減らし冷
却材量を増すことによって、炉停止余裕を向上させるこ
とができる。
The short fuel rod 3 has a function of further improving the reactor shutdown margin. When the nuclear reactor is shut down, the neutron flux forms a peak at a position 1/4 to 1/3 below the upper end of the core. Since the coolant has a low temperature and a high density when the reactor is shut down, it acts as a neutron absorber, so the reactor shutdown margin can be improved by reducing the number of fuel rods in the axial upper part and increasing the amount of coolant. .

【0007】また、経済性向上と原子炉の熱的余裕の向
上のために、濃縮度および可燃性毒物の濃度を軸方向に
分布させる技術が開発されており、例えば特公平3-0789
54号公報に開示されている。同公報では、燃料を軸方向
に、下端部、下部、中央部、上部および上端部の5領域
に分割している。濃縮度は上下端部で最も低く中央部で
最も高く構成されており、さらに可燃性毒物であるガド
リニアは上下端には装荷されておらず、内部では下から
高、中、低濃度となっている。
Further, in order to improve the economical efficiency and the thermal margin of the nuclear reactor, a technique for axially distributing the concentration and the concentration of burnable poisons has been developed, for example, Japanese Patent Publication No. 3-0789.
No. 54 publication. In this publication, the fuel is axially divided into five regions of a lower end portion, a lower portion, a central portion, an upper portion and an upper end portion. The enrichment are highest composed lowest central portion at upper and lower ends, gadolinia has not been loaded on the upper and lower ends is more burnable poison, high from the bottom <br/> order of internally Medium , Low concentration.

【0008】各領域は次のような役割を果たしている。
上下端部は濃縮度を下げることによって中性子の炉外へ
の漏れを減少させて経済性を向上させている。中央部の
濃縮度を下部よりも高くすることによって運転サイクル
を通じて出力分布を平坦化し、また、中央部のガドリニ
ア濃度を下部よりも低くすることによって特に運転サイ
クル中期から末期にかけて出力分布を平坦化している。
Each area plays the following roles.
By lowering the enrichment at the upper and lower ends, the leakage of neutrons to the outside of the reactor is reduced and the economic efficiency is improved. By making the enrichment in the central part higher than in the lower part, the output distribution is flattened throughout the operating cycle, and by making the gadolinia concentration in the central part lower than in the lower part, the output distribution is flattened especially from the middle to the end of the operating cycle. There is.

【0009】これは、沸騰水型原子炉の炉心では、上下
方向に冷却材のボイド率が分布しており、ボイド率が低
く減速材の平均密度が高い炉心の下部で出力ピークを生
じやすいからである。さらに上部では、ガドリニア濃度
を低くすることによって運転サイクル末期での残留量を
減少させて経済性を向上させ、同時に濃縮度を下げて炉
停止余裕の悪化を防いでいる。
This is because in the boiling water reactor core, the void fraction of the coolant is distributed in the vertical direction, and an output peak is likely to occur in the lower part of the core where the void fraction is low and the moderator has a high average density. Is. Furthermore, in the upper part, by reducing the gadolinia concentration, the residual amount at the end of the operating cycle is reduced to improve economic efficiency, and at the same time, the enrichment is reduced to prevent deterioration of the reactor shutdown margin.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】長尺燃料棒2および短
尺燃料棒3の構造について図6により説明する。すなわ
ち、長尺燃料棒2および短尺燃料棒3ともに複数個の燃
料ペレット10を円筒状の被覆管11に充填し、その被覆管
11の上下両端部を上部端栓12および下部端栓13で密封し
たものである。燃料ペレット10が充填されている有効部
分より上部には、核分裂生成物ガスによる内圧の上昇を
緩和するために、プレナム14と呼ばれる長さ約40cmの空
隙が設けられている。
The structures of the long fuel rods 2 and the short fuel rods 3 will be described with reference to FIG. That is, both the long fuel rods 2 and the short fuel rods 3 are filled with a plurality of fuel pellets 10 in a cylindrical cladding tube 11, and the cladding tube
The upper and lower ends of 11 are sealed with an upper end plug 12 and a lower end plug 13. A space called a plenum 14 having a length of about 40 cm is provided above the effective portion filled with the fuel pellets 10 in order to mitigate the increase in internal pressure due to the fission product gas.

【0011】このプレナム14には燃料集合体の輸送中に
燃料ペレットを固定するためにスプリング15が挿入され
ている。長尺燃料棒2では燃料ペレットは下端部まで充
填されているが、短尺燃料棒3では下部にもプレナム14
が設けられており、図示しない支持材で燃料ペレットの
位置を固定している。
A spring 15 is inserted in the plenum 14 for fixing the fuel pellet during transportation of the fuel assembly. In the long fuel rod 2, the fuel pellets are filled up to the lower end portion, but in the short fuel rod 3, the fuel pellet is also filled in the lower portion.
Is provided, and the position of the fuel pellet is fixed by a support material (not shown).

【0012】通常の燃料棒ではプレナム14は有効部分よ
りも上部に位置しているので、熱的余裕や炉停止余裕な
どの炉心特性には影響しない。ところが、短尺燃料棒で
プレナムを有効部分の上部に設けると、長尺燃料棒にと
っては有効部分に位置することになるので炉心特性への
影響を無視できない。
In a normal fuel rod, since the plenum 14 is located above the effective portion, it does not affect the core characteristics such as thermal margin and reactor shutdown margin. However, if the plenum is provided above the effective portion with a short fuel rod, it will be located in the effective portion for the long fuel rod, so the influence on the core characteristics cannot be ignored.

【0013】もともと短尺燃料棒3を用いると燃料集合
体あたりの燃料インベントリが減少するため、燃料サイ
クル費が増大し経済性が悪化する。さらに、短尺燃料棒
のプレナム位置では、その上部に比べると冷却材が少な
くなるため、炉停止余裕が悪化する。図6の例では、プ
レナム14を一部下端部に振り分けることによって炉停止
余裕の悪化を最小限に止めている。
Originally, when the short fuel rod 3 is used, the fuel inventory per fuel assembly is reduced, so that the fuel cycle cost is increased and the economical efficiency is deteriorated. Further, at the plenum position of the short fuel rod, the amount of the coolant is smaller than that at the upper portion thereof, so that the reactor shutdown margin is deteriorated. In the example of FIG. 6, the deterioration of the reactor shutdown margin is minimized by distributing the plenum 14 to the lower end part.

【0014】したがって、燃料経済性向上のために燃料
有効長を伸長させるには、圧損の増大による安定性の低
下および短尺燃料棒3の上端とスペーサ8の位置との関
係保持の点で短尺燃料棒3の全長をこれ以上伸長するこ
とができないから、プレナム14を短くする必要がある。
さらに、炉停止余裕向上のためにもプレナム14は極力短
い方が望ましい。しかしながら、核分裂生成物ガスによ
る内圧上昇を抑制するというプレナム本来の目的から、
安易にプレナム14を短くすることはできない。
Therefore, in order to extend the active fuel length in order to improve the fuel economy, the short fuel is reduced in terms of stability due to increased pressure loss and maintaining the relationship between the upper end of the short fuel rod 3 and the position of the spacer 8. It is necessary to shorten the plenum 14 because the entire length of the rod 3 cannot be extended any further.
Furthermore, it is desirable that the plenum 14 be as short as possible to improve the reactor shutdown margin. However, from the original purpose of the Plenum to suppress the internal pressure rise due to fission product gas,
Plenum 14 cannot be easily shortened.

【0015】また、軸方向出力分布を制御するために濃
縮度分布を実現するために、特公平3-078954号公報で
は、一部の特定の燃料棒において、それに充填される燃
料ペレットの濃縮度を軸方向に分布させている。燃料棒
の製造工程では燃料ペレットを一個ずつ被覆管内に充填
していくが、充填される燃料ペレットの種類が多くなる
ほどその製造工程は複雑になる。
Further, in order to realize the enrichment distribution in order to control the axial power distribution, in Japanese Patent Publication No. 3-078954, in some specific fuel rods, the enrichment of the fuel pellets filled therein is enriched. Are distributed in the axial direction. In the manufacturing process of the fuel rod, the fuel pellets are filled into the cladding tube one by one, but the manufacturing process becomes more complicated as the number of types of the fuel pellets filled increases.

【0016】さらに、燃料ペレットを被覆管に充填した
後に、燃料ペレットが間違いなく充填されているかどう
か検査が行われるが、この検査も燃料ペレットの種類が
多いほど複雑になる。その結果、場合によっては製造コ
ストの上昇にもつながる可能性がある。
Further, after the fuel pellets are filled into the cladding tube, an inspection is performed to see if the fuel pellets are definitely filled. This inspection also becomes more complicated as the number of types of fuel pellets increases. As a result, it may possibly lead to an increase in manufacturing cost.

【0017】さらに、冷却能力が最も悪い位置の燃料棒
を短尺燃料棒とすることによって限界出力は向上する
が、しかしながら、長尺燃料棒で沸騰遷移の生じる可能
性が出てくる。これをさらに改善するためには、長尺燃
料棒の上部の濃縮度を低くすることも考えられるが、こ
れは燃料棒内に濃縮度分布を持たせることになるので上
述したように燃料棒の製造工程の複雑さを招くことにな
り好ましくない課題がある。
Further, although the limiting output is improved by using the fuel rod having the worst cooling capacity as the short fuel rod, however, the boiling transition may occur in the long fuel rod. In order to improve this further, it is conceivable to lower the enrichment of the upper part of the long fuel rod, but this will give the enrichment distribution in the fuel rod. There is an unfavorable problem because the manufacturing process is complicated.

【0018】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、短尺燃料棒を有する燃料集合体において、熱
的余裕および炉停止余裕を改善して燃料経済性を向上さ
せるとともに、簡単な構成で製造性に優れた高燃焼度の
燃料集合体を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and in a fuel assembly having short fuel rods, the thermal margin and the reactor shutdown margin are improved to improve fuel economy and have a simple structure. In order to provide a fuel assembly having a high burnup and excellent manufacturability.

【0019】 請求項1の発明は、複数個の燃料ペレッ
トを被覆管内に充填し両端部を密封してなる複数本の燃
料棒を格子状に束ね、この燃料棒束の中央部にウォータ
ロッドを設けかつ前記燃料棒束をチャンネルボックスで
包囲して構成された燃料集合体において、前記複数本の
燃料棒は第1群の燃料棒と、この第1群の燃料棒よりも
有効部分が短い第2群の燃料棒とからなり、前記第1群
の燃料棒および前記第2群の燃料棒に各々充填されてい
る燃料ペレットの核分裂性物質濃度は少なくとも上下端
部を除く内部において上下方向に一様であり、前記第1
群の燃料棒は上下端部を除く内部に充填されている燃料
ペレットの核分裂性物質濃度が異なる少なくとも2種類
の燃料棒により構成され、前記第2群の燃料棒の有効部
分に充填されている燃料ペレットの核分裂性物質濃度
は、燃料集合体4隅部以外の位置に配置されるすべての
前記第1群の燃料棒の上下端部を除く内部に充填されて
いる燃料ペレットの核分裂性物質濃度のうちの最低濃度
より小さくかつ天然ウラン濃度より大きく、かつ前記第
2群の燃料棒の有効部分の上端を境にして前記燃料棒束
を上下に2分した場合、下部の燃料棒束の横断面平均核
分裂性物質濃度が上部の燃料棒束の横断面平均核分裂性
物質濃度よりも小さいことを特徴とする。請求項2の発
明は、複数個の燃料ペレットを被覆管内に充填し両端部
を密封してなる複数本の燃料棒を格子状に束ね、この燃
料棒束の中央部にウォータロッドを設けかつ前記燃料棒
束をチャンネルボックスで包囲して構成された燃料集合
体において、前記複数本の燃料棒は第1群の燃料棒と、
この第1群の燃料棒よりも有効部分が短い第2群の燃料
棒とからなり、前記第1群の燃料棒および前記第2群の
燃料棒に各々充填されている燃料ペレットの核分裂性物
質濃度は少なくとも上下端部を除く内部において上下方
向に一様であり、前記第1群の燃料棒は上下端部を除く
内部に充填されている燃料ペレットの核分裂性物質濃度
が異なる少なくとも2種類の燃料棒により構成され、前
記第2群の燃料棒の有効部分に充填されている燃料ペレ
ットの核分裂性物質濃度は、すべての前記第1群の燃料
棒の上下端部を除く内部に充填されている燃料ペレット
の核分裂性物質濃度のうちの最低濃度より小さくかつ天
然ウラン濃度より大きく、かつ前記第2群の燃料棒の有
効部分の上端を境にして前記燃料棒束を上下に2分した
場合、下部の燃料棒束の横断面平均核分裂性物質濃度が
上部の燃料棒束の横断面平均核分裂性物質濃度よりも小
さいことを特徴とする。請求項3の発明は、 前記第1
群の燃料棒の一部は可燃性毒物を有してなり、下部の燃
料棒束の横断面平均可燃性毒物濃度が上部の燃料棒束の
横断面平均可燃性毒物濃度よりも大きいことを特徴とす
る。請求項の発明は、前記第2群の燃料棒のプレナム
の全長が前記第1群の燃料棒のプレナムの全長よりも短
いことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of fuel rods, which are formed by filling a plurality of fuel pellets in a cladding tube and sealing both ends thereof, are bundled in a lattice shape, and a water rod is provided at a central portion of the fuel rod bundle. In a fuel assembly provided and surrounding the fuel rod bundle with a channel box, the plurality of fuel rods include a first group of fuel rods and a first group of fuel rods having an effective portion shorter than that of the first group of fuel rods. The fuel pellets, which are composed of two groups of fuel rods and are filled in the first group of fuel rods and the second group of fuel rods, respectively, have a fissile material concentration in the vertical direction at least inside the upper and lower ends. And the first
The fuel rods of the group consist of at least two types of fuel rods having different fissile material concentrations in the fuel pellets filled inside except for the upper and lower ends, and are filled in the effective portion of the fuel rods of the second group. The fissionable material concentration of the fuel pellets is the fissionable material concentration of the fuel pellets filled inside except for the upper and lower ends of all the fuel rods of the first group arranged at positions other than the four corners of the fuel assembly. Lower than the lowest concentration and higher than the natural uranium concentration, and when the fuel rod bundle is divided into upper and lower parts with the upper end of the effective portion of the second group of fuel rods as a boundary, the lower fuel rod bundle is traversed. The area average fissile material concentration is smaller than the cross-sectional average fissile material concentration of the upper fuel rod bundle. According to a second aspect of the present invention, a plurality of fuel pellets are bundled in a cladding tube and sealed at both ends, and a plurality of fuel rods are bundled in a lattice shape. A water rod is provided at the center of the fuel rod bundle. In a fuel assembly formed by surrounding a fuel rod bundle with a channel box, the plurality of fuel rods are a first group of fuel rods,
The second group of fuel rods has an effective portion shorter than that of the first group of fuel rods.
Fissile material of fuel pellets filled in each fuel rod
The quality concentration is upper and lower at least inside the upper and lower ends.
The fuel rods of the first group except the upper and lower ends.
Fissile material concentration of fuel pellets filled inside
Consists of at least two types of fuel rods with different
The fuel pellets filled in the effective portion of the second group of fuel rods.
The fissile material concentration of the
Fuel pellets filled inside except the upper and lower ends of the rod
Less than the lowest concentration of fissile material in
However, it is higher than the uranium concentration and the fuel rods of the second group are present.
The fuel rod bundle was divided into upper and lower parts with the upper end of the effective portion as a boundary.
If the average cross-section fissile material concentration of the lower fuel rod bundle is
Lower than the average cross-section fissile material concentration of the upper fuel rod bundle
The feature is that The invention of claim 3 is the first
Some of the fuel rods in the group had combustible poisons and
Cross section of the fuel rod bundle
Characterized by greater than average cross-sectional average burnable poison concentration
It The invention of claim 4 is characterized in that the total length of the plenums of the second group of fuel rods is shorter than the total length of the plenums of the first group of fuel rods.

【0020】[0020]

【作用】本発明に係る燃料集合体では、各々の燃料棒に
充填されている燃料ペレットの核分裂性物質濃度を上下
端を除く内部において一様に構成することができるの
で、燃料棒の製造性が大幅に向上する。
In the fuel assembly according to the present invention, since the fissionable material concentration of the fuel pellets filled in each fuel rod can be made uniform inside except the upper and lower ends, the manufacturability of the fuel rod is improved. Is greatly improved.

【0021】 また、核分裂生成物ガスの生成量は燃料
棒内での核分裂数すなわち出力に依存するから、短尺燃
料棒の濃縮度を下げることによって、出力を低くし燃料
棒内圧の上昇を抑制することができる。したがって、請
求項の発明のように短尺燃料棒のプレナムを長尺燃料
棒のプレナムよりも短くすることが可能となり、燃料経
済性向上と炉停止余裕向上とを達成することができる。
Further, since the amount of fission product gas produced depends on the number of fission in the fuel rod, that is, the output, by lowering the enrichment of the short fuel rod, the output is lowered and the rise in the fuel rod internal pressure is suppressed. be able to. Therefore, the plenum of the short fuel rod can be made shorter than the plenum of the long fuel rod as in the invention of claim 4 , and the fuel economy and the reactor shutdown margin can be improved.

【0022】さらに、短尺燃料棒の表面に形成した液膜
の一部は、これに隣接する長尺燃料棒に伝わってこれを
冷却するが、短尺燃料棒の出力が小さくなることによ
り、表面に形成する液膜が厚くなるので長尺燃料棒の冷
却効率がさらに高まり限界出力が向上する。
Further, a part of the liquid film formed on the surface of the short fuel rod is transmitted to the adjacent long fuel rod to cool it, but since the output of the short fuel rod becomes small, the liquid film is not formed on the surface. Since the liquid film to be formed becomes thicker, the cooling efficiency of the long fuel rod is further increased and the limit output is improved.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

(第1の実施例)本発明に係る燃料集合体の第1の実施
例を図1により説明する。本第1の実施例は図5に示し
た高燃焼度燃料集合体を適用したものである。燃料棒の
配列は9×9の正方格子配列であり、燃料棒束は66本の
第1群の長尺燃料棒2と8本の第2群の短尺燃料棒3お
よび2本の太径ウォータロッド6で構成されている。長
尺燃料棒2の全長は約 410cmで、このうち約 370cmが燃
料ペレットの充填された有効部分である。短尺燃料棒3
の全長は約 260cmで、このうち約 220cmが有効部分であ
る。
(First Embodiment) A first embodiment of the fuel assembly according to the present invention will be described with reference to FIG. The first embodiment applies the high burnup fuel assembly shown in FIG. The fuel rod arrangement is a 9 × 9 square lattice arrangement, and the fuel rod bundle is composed of 66 first group long fuel rods 2, eight second group short fuel rods 3 and two large diameter water rods. It is composed of a rod 6. The total length of the long fuel rod 2 is about 410 cm, of which about 370 cm is the effective portion filled with fuel pellets. Short fuel rod 3
The total length is about 260 cm, of which about 220 cm is the effective part.

【0024】長尺燃料棒2の有効部分には、上端約30cm
および下端約15cmの部分に天然ウランペレットが充填さ
れているが、内部の約 325cmの部分の濃縮度は軸方向に
一様である。各燃料棒2,3の濃縮度はA>B>C>D
>Eの順に高く、短尺燃料棒3の濃縮度Eは長尺燃料棒
2の濃縮度A〜Dと比べて、上下端の天然ウランを除く
どの部分よりも低い。各々の燃料棒をこのように構成し
た結果、燃料集合体平均濃縮度は、短尺燃料棒3の有効
部の上端を境にしてその上部の方が下部よりも約0.34%
高くなっている。
At the effective portion of the long fuel rod 2, the upper end is approximately 30 cm.
And the natural uranium pellets are packed in the lower part of about 15 cm, but the concentration of the inner part of about 325 cm is uniform in the axial direction. The enrichment of each fuel rod 2, 3 is A>B>C> D
> E in the order of> E, and the enrichment E of the short fuel rods 3 is lower than the enrichments A to D of the long fuel rods 2 than any of the upper and lower ends except natural uranium. As a result of constituting each of the fuel rods in this manner, fuel assembly average enrichment, the length fuel rods 3 effective
The upper end parts bordering to the direction of the upper about than the lower 0.34%
It's getting higher.

【0025】本実施例では、14本の長尺燃料棒の上下端
天然ウラン部を除く番号6,7で示す燃料棒には内部に
ガドリニアが含まれており、その濃度はHG>MG>L
Gの順に高い。このうち番号6の本では番号5で示す
短尺燃料棒3の有効部の上端位置を境に、下方では上方
よりもガドリニア濃度が濃くなっている。このようなガ
ドリニア濃度分布により特に運転サイクル中期の下方ピ
ークを抑制することができる。
In the present embodiment, the gadolinia is contained inside the fuel rods indicated by the numbers 6 and 7 excluding the natural uranium portion at the upper and lower ends of the 14 long fuel rods, and the concentration thereof is HG>MG> L.
Highest in G order. Of these, the eight gadgets 6 have a higher gadolinia concentration in the lower part than in the upper part, with the upper end position of the effective portion of the short fuel rod 3 indicated by the number 5 as a boundary. Such a gadolinia concentration distribution can suppress the lower peak particularly in the middle of the operation cycle.

【0026】本実施例の燃料集合体を炉心内に装荷した
炉心の平衡サイクルにおける軸方向出力分布を図2
(A),(B)に示す。短尺燃料棒を低濃縮度としたこ
とにより断面平均濃縮度を上部よりも下部で低くできた
こととガドリニア濃度分布により、軸方向出力ピーキン
グの値は運転サイクルを通じて 1.3程度以下に維持され
ており、燃料棒内で軸方向に濃縮度分布を複雑につける
ことなく熱的余裕を十分に満足することができる。
FIG. 2 shows the axial power distribution in the equilibrium cycle of the core loaded with the fuel assembly of this embodiment in the core.
Shown in (A) and (B). Due to the low enrichment of the short fuel rods, the cross-sectional average enrichment was made lower in the lower part than in the upper part and the gadolinia concentration distribution maintained the axial output peaking value at around 1.3 or less throughout the operating cycle. The thermal margin can be sufficiently satisfied without complicating the enrichment distribution in the axial direction in the fuel rod.

【0027】沸騰水型原子炉では、図5に示されている
チャンネルボックス7の外部では冷却材が沸騰しないた
め、燃料棒束の横断面内で外側に近い燃料棒ほど出力が
高くなる傾向にある。したがって、図1に示した第1の
実施例では、外側に近い燃料棒ほど濃縮度を低くして燃
料棒束の横断面内の局所出力ピーキングを低減してい
る。
In the boiling water reactor, since the coolant does not boil outside the channel box 7 shown in FIG. 5, the fuel rods closer to the outer side in the cross section of the fuel rod bundle tend to have higher output. is there. Therefore, in the first embodiment shown in FIG. 1, the closer the fuel rods are to the outside, the lower the enrichment is to reduce the local output peaking in the cross section of the fuel rod bundle.

【0028】したがって、内部に配置されている短尺燃
料棒3は本来、番号3および4の長尺燃料棒2よりも濃
縮度を高めるべきである。しかしながら本実施例では、
一部の短尺燃料棒を四隅部の番号の燃料棒に対角隣接
する位置に配置してその濃縮度を下げることによって、
番号3および4の燃料棒の出力を低くしている。
Therefore, the short fuel rods 3 arranged inside should originally have higher enrichment than the long fuel rods 2 and 3. However, in this embodiment,
By placing some short fuel rods diagonally adjacent to the fuel rod No. 4 at the four corners to reduce its enrichment,
The power of the fuel rods numbered 3 and 4 is lowered.

【0029】本実施例では局所出力ピーキングを、下部
断面で 1.4以下、上部断面で 1.3以下に抑えることがで
きる。したがって、本実施例のように、第2群の燃料棒
つまり短尺燃料棒を少なくともチャンネルボックス内横
断面の四隅部の燃料棒に対角隣接する位置に配置してそ
の濃縮度を低くすることが重要である。
In this embodiment, the local output peaking can be suppressed to 1.4 or less in the lower section and 1.3 or less in the upper section. Therefore, as in the present embodiment, the second group of fuel rods, that is, the short fuel rods, can be arranged at least diagonally adjacent to the fuel rods at the four corners of the cross section of the channel box to reduce the enrichment. is important.

【0030】本実施例では短尺燃料棒3の濃縮度をいず
れの長尺燃料棒2の濃縮度よりも低くしたので、短尺燃
料棒3の出力は長尺燃料棒2の出力の半分以下となる。
したがって、短尺燃料棒3の上端部の表面にはより厚い
液膜が形成し、この液膜が水滴となって隣接する長尺燃
料棒2に伝わって冷却する。
In this embodiment, since the enrichment of the short fuel rods 3 is made lower than that of any of the long fuel rods 2, the output of the short fuel rods 3 is less than half the output of the long fuel rods 2. .
Therefore, a thicker liquid film is formed on the surface of the upper end portion of the short fuel rod 3, and the liquid film becomes water droplets and is transmitted to the adjacent long fuel rod 2 to be cooled.

【0031】その結果、短尺燃料棒3に隣接する長尺燃
料棒2の濃縮度を低くすることなく、長尺燃料棒2の冷
却効率を高めることができるので限界出力が向上する。
As a result, the cooling efficiency of the long fuel rods 2 can be increased without lowering the enrichment of the long fuel rods 2 adjacent to the short fuel rods 3, thus improving the limit output.

【0032】また、本実施例に基づいて短尺燃料棒3の
濃縮度を低くし、さらに特開昭63-144290号公報の第1
図に示されているような冷却材流れ攪拌翼を短尺燃料棒
の上端に設けることによって、短尺燃料棒の上端部の水
滴の多い冷却材の流れを、隣接する長尺燃料棒の冷却に
より一層効率的に利用することができる。
Further, the concentration of the short fuel rods 3 is reduced based on this embodiment, and further, the first method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 144290/1988.
By providing a coolant flow stirring blade as shown in the figure at the upper end of the short fuel rod, the coolant flow with many water droplets at the upper end of the short fuel rod is further enhanced by cooling the adjacent long fuel rods. It can be used efficiently.

【0033】(第2の実施例)第1の実施例では、長尺
燃料棒2には上部に約40cm、短尺燃料棒3には上部に約
25cmと下部に約15cmのプレナム14が設けられている。短
尺燃料棒3の下部プレナムは、丁度長尺燃料棒2の下部
天然ウラン部に相当する領域である。すなわち、長尺燃
料棒2も短尺燃料棒3もプレナム14の全長はほぼ等し
い。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the long fuel rod 2 has an upper portion of about 40 cm, and the short fuel rod 3 has an upper portion of about 40 cm.
There is a plenum 14 of 25 cm and about 15 cm at the bottom. The lower plenum of the short fuel rod 3 is a region just corresponding to the lower natural uranium portion of the long fuel rod 2. That is, the lengths of the long fuel rods 2 and the short fuel rods 3 are substantially equal to each other in the plenum 14.

【0034】ところが、第1の実施例では、短尺燃料棒
3の濃縮度をどの長尺燃料棒2の濃縮度よりも低くした
ので、短尺燃料棒3の出力は長尺燃料棒2の出力の半分
以下となっている。したがって、第2群の燃料棒つまり
短尺燃料棒3のプレナム14の長さは第1群燃料棒つまり
長尺燃料棒2よりも短くても、核分裂生成物ガスによる
内圧上昇を十分に抑制することができる。
However, in the first embodiment, the enrichment of the short fuel rods 3 is set to be lower than that of any of the long fuel rods 2. Therefore, the output of the short fuel rods 3 is equal to that of the long fuel rods 2. It is less than half. Therefore, even if the length of the plenum 14 of the second group fuel rods, that is, the short fuel rods 3 is shorter than that of the first group fuel rods, that is, the long fuel rods 2, the internal pressure increase due to the fission product gas is sufficiently suppressed. You can

【0035】そこで、図3に示す第2の実施例では、短
尺燃料棒3の有効長を上方に15cm延ばして約 235cmと
し、その分上部プレナム14を約10cmに短くしている。本
実施例では、短尺燃料棒の有効長が伸長でき、炉心特性
に影響を及ぼすことなく燃料インベントリを約 0.5%増
大させることができるので、それだけ燃料経済性が向上
する。なお、短尺燃料棒の上部プレナムの長さは、スプ
リングが有効に作用するために少なくとも5cm以上の長
さが必要である。
Therefore, in the second embodiment shown in FIG. 3, the effective length of the short fuel rod 3 is extended upward by 15 cm to about 235 cm, and the upper plenum 14 is shortened to about 10 cm. In this embodiment, the effective length of the short fuel rod can be extended, and the fuel inventory can be increased by about 0.5% without affecting the core characteristics, so that the fuel economy is improved accordingly. The length of the upper plenum of the short fuel rod must be at least 5 cm or more in order for the spring to work effectively.

【0036】なお、本実施例では、番号6のガドリニア
入り燃料棒の上下の境界位置を短尺燃料棒の有効部分の
上端に一致させている。
In the present embodiment, the upper and lower boundary positions of the fuel rod with gadolinia number 6 are aligned with the upper end of the effective portion of the short fuel rod.

【0037】(第3の実施例)本発明の第3の実施例を
図4に示す。本実施例では、番号5および8の2種類の
短尺燃料棒3があり、番号8の1本の短尺燃料棒には他
の燃料棒のガドリニア濃度LG、MG、HGよりも低い
濃度LLGのガドリニアが混入している。各燃料棒の濃
縮度は高い順にF>G>H>J>Iであり、短尺燃料棒
の濃縮度Jは、断面の平均濃縮度より低いが番号4の長
尺燃料棒の濃縮度Iよりは高い。長尺燃料棒の濃縮度F
〜Iは第1の実施例の長尺燃料棒の濃縮度A〜Dよりも
0.1%ないし 0.2%低い。その結果、上部と下部との断
面平均濃縮度の差は、第1の実施例の約半分の0.17%で
ある。
(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, there are two types of short fuel rods 3 of Nos. 5 and 8, and one short fuel rod of No. 8 has a gadolinia concentration LLG lower than the gadolinia concentrations LG, MG, HG of the other fuel rods. Is mixed in. The enrichment of each fuel rod is F>G>H>J> I in the order of increasing, and the enrichment J of the short fuel rod is lower than the average enrichment of the cross section, but is higher than the enrichment I of the long fuel rod of No. 4. Is high. Concentration F of long fuel rods
~ I is more than the enrichments A to D of the long fuel rods of the first embodiment.
0.1% to 0.2% lower. As a result, the difference in average cross-sectional enrichment between the upper part and the lower part is 0.17%, which is about half that in the first embodiment.

【0038】本実施例の軸方向出力分布を図2に示す。
本実施例では、下部断面でガドリニア燃料棒が1本増加
したため、燃料集合体下部の反応度が低下するので、第
1の実施例よりも小さな上下濃縮度差で軸方向出力分布
は十分に平坦化されている。
The axial power distribution of this embodiment is shown in FIG.
In this example, since the number of gadolinia fuel rods increased by one in the lower cross section, the reactivity of the lower part of the fuel assembly declines, so the axial power distribution is sufficiently flat with a smaller vertical enrichment difference than in the first example. Has been converted.

【0039】(第4から第7の実施例)本発明の第4な
いし第6の実施例では、燃料集合体の横断面および濃縮
度分布は図1(A),(B)と同一であるが、番号6の
ガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度の境界位置が第
1の実施例と異なっている。すなわち、図1(B)に示
した第1の実施例では番号6の燃料棒のガドリニア濃度
の境界位置は番号5の短尺燃料棒3の有効部の上端に一
致させたが、第4および第5の実施例では、境界位置を
上下に各々約60cmだけ移動させている。また、第6の実
施例ではガドリニア濃度は軸方向に一様である。
(Fourth to Seventh Embodiments) In the fourth to sixth embodiments of the present invention, the cross section and enrichment distribution of the fuel assembly are the same as those in FIGS. 1 (A) and 1 (B). However, the boundary position of the gadolinia concentration of the fuel rod with gadolinia number 6 is different from that of the first embodiment. That is, in the first embodiment shown in FIG. 1 (B), the boundary position of the gadolinia concentration of the fuel rod No. 6 was made to coincide with the upper end of the effective portion of the short fuel rod No. 5, but the fourth and the fourth In the fifth embodiment, the boundary positions are moved up and down by about 60 cm. Further, in the sixth embodiment, the gadolinia density is uniform in the axial direction.

【0040】ガドリニア濃度の相違は運転サイクル初期
の出力分布にはほとんど影響しないので、これらの実施
例の運転サイクル初期の出力分布は、図2(A)に示さ
れている第1の実施例の分布と区別できない。運転サイ
クル末期では若干の相違が生ずるが、いずれの実施例に
おいても十分制限内に収まっている。ただし、ガドリニ
ア濃度が上下で一様な第6の実施例では、サイクル中期
から末期にかけて出力分布が下方に歪みピーキングが増
大するが、それでも 1.3程度以内に収まっている。この
ように、第6の実施例はやや出力ピーキングは増加する
が、全ての燃料棒において上下端を除く内部で濃縮度も
ガドリニア濃度も一様であるから、最も製造が簡単化さ
れる。
Since the difference in gadolinia concentration has little effect on the output distribution in the early stage of the operation cycle, the output distribution in the early stage of the operation cycle of these examples is the same as that of the first example shown in FIG. 2 (A). Indistinguishable from the distribution. Although a slight difference occurs at the end of the operation cycle, it is well within the limit in any of the examples. However, in the sixth example in which the gadolinia concentration is uniform in the upper and lower directions, the output distribution is distorted downward from the middle to the end of the cycle, and peaking increases, but it is still within about 1.3. As described above, in the sixth embodiment, the output peaking is slightly increased, but since the enrichment and the gadolinia concentration are uniform inside all the fuel rods except the upper and lower ends, the production is most simplified.

【0041】また、第7の実施例では、番号5の短尺燃
料棒の濃縮度分布だけが図1(A),(B)に示した第
1の実施例と異なっている。本実施例では、短尺燃料棒
の有効部分の上端5〜15cmの部分において、濃縮度Eの
濃縮ウランの代わりに天然ウランペレットを充填してい
る。短尺燃料棒は上端部より上方にも冷却材が存在して
おり、長尺燃料棒に比べてより多くの減速材に囲まれる
ことになるので、出力ピークが生ずる。本実施例では、
出力ピークを生じやすい部分の濃縮度を十分に低くする
ことによってこのピークを低減している。
The seventh embodiment differs from the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B only in the enrichment distribution of the short fuel rod of No. 5. In this embodiment, natural uranium pellets are filled in place of the enriched uranium of enrichment E in the upper portion 5 to 15 cm of the effective portion of the short fuel rod. Since the short fuel rod has the coolant above the upper end portion and is surrounded by more moderator than the long fuel rod, an output peak occurs. In this embodiment,
This peak is reduced by sufficiently lowering the concentration of the portion where the output peak is likely to occur.

【0042】以上述べた第4ないし第7の実施例は第1
の実施例の変形例であるが、同様の変形例が第2および
第3の実施例についても得られることは自明である。ま
た、以上の実施例では、短尺燃料棒の濃縮度は、どの長
尺燃料棒の濃縮度とも異なっていたが、いずれかの長尺
燃料棒の濃縮度と等しい実施例も適用し得る。
The fourth to seventh embodiments described above are the first
It is a modification of the embodiment described above, but it is obvious that the same modification can be obtained for the second and third embodiments. Further, in the above embodiments, the enrichment of the short fuel rods is different from that of any of the long fuel rods, but an embodiment having the same enrichment of any of the long fuel rods can be applied.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、燃料集合体の平均濃縮
度を上部で下部よりも高くすることができる。これによ
り、各々の燃料棒に充填されている燃料ペレットの濃縮
度を上下端を除く内部において一様に構成することがで
きるので、燃料棒の製造工程を大幅に簡単化することが
できる。その結果、燃料製造コストを削減することがで
きる。
According to the present invention, the average enrichment of the fuel assembly can be made higher in the upper part than in the lower part. As a result, the enrichment of the fuel pellets filled in each fuel rod can be made uniform in the inside excluding the upper and lower ends, so that the manufacturing process of the fuel rods can be greatly simplified. As a result, fuel production costs can be reduced.

【0044】また、短尺燃料棒の濃縮度を十分下げるこ
とによって、核分裂生成物ガスの生成量を低下させ燃料
棒の内圧の上昇を抑制することができる。したがって、
短尺燃料棒のプレナムを長尺燃料棒のプレナムよりも短
くすることが可能となり、燃料インベントリの増加によ
る燃料経済性向上と炉停止余裕向上とを達成することが
できる。
Further, by sufficiently reducing the enrichment of the short fuel rods, it is possible to reduce the amount of fission product gas produced and suppress an increase in the internal pressure of the fuel rods. Therefore,
The plenum of short fuel rods can be made shorter than the plenum of long fuel rods, and the fuel economy and the reactor shutdown margin can be improved by increasing the fuel inventory.

【0045】さらに、短尺燃料棒の表面の液膜層をより
厚くすることができるので、水滴の多い冷却水を短尺燃
料棒に隣接する長尺燃料棒に効率的に送ることができ、
限界出力が向上する。
Further, since the liquid film layer on the surface of the short fuel rod can be made thicker, the cooling water having many water droplets can be efficiently sent to the long fuel rod adjacent to the short fuel rod.
The limit output is improved.

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

【図1】(A)は本発明に係る燃料集合体の第1の実施
例における燃料棒の配置状態を示す平面図、(B)は
(A)における燃料棒の濃縮度およびガドリニア分布を
示す分布図。
FIG. 1A is a plan view showing an arrangement state of fuel rods in a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention, and FIG. 1B is a fuel rod enrichment and gadolinia distribution in FIG. 1A. Distribution map.

【図2】(A)は本発明の第1および第3の実施例の燃
料集合体を装荷したサイクル初期における炉心の軸方向
出力分布図、(B)は同じくサイクル末期における炉心
の軸方向出力分布図。
FIG. 2 (A) is an axial power distribution diagram of the core at the beginning of the cycle in which the fuel assemblies of the first and third embodiments of the present invention are loaded, and FIG. 2 (B) is the axial power output of the core at the end of the cycle. Distribution map.

【図3】本発明に係る燃料集合体の第2の実施例におけ
る濃縮度およびガドリニア分布を示す分布図。
FIG. 3 is a distribution diagram showing enrichment and gadolinia distribution in a second embodiment of the fuel assembly according to the present invention.

【図4】(A)は本発明に係る燃料集合体の第3の実施
例における燃料棒の配置状態を示す平面図、(B)は
(A)における燃料棒の濃縮度およびガドリニア分布を
示す分布図。
FIG. 4A is a plan view showing an arrangement state of fuel rods in a third embodiment of the fuel assembly according to the present invention, and FIG. 4B is a fuel rod enrichment and gadolinia distribution in FIG. 4A. Distribution map.

【図5】(A)は従来の燃料集合体を一部断面で示す立
面図、(B)は(A)のB−B矢視断面図、(C)は
(A)のC−C矢視断面図。
5A is an elevation view showing a conventional fuel assembly in a partial cross section, FIG. 5B is a cross sectional view taken along the line BB in FIG. 5A, and FIG. 5C is CC in FIG. FIG.

【図6】(A)は図5における燃料集合体の長尺燃料棒
を一部切欠して示す立面図、(B)は同じく短尺燃料棒
を一部切欠して示す立面図。
6 (A) is an elevation view showing a part of a long fuel rod of the fuel assembly in FIG. 5, and FIG. 6 (B) is an elevation view showing a part of a short fuel rod of the fuel assembly.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料集合体、2…長尺燃料棒、3…短尺燃料棒、4
…上部タイプレート、5…下部タイプレート、6…ウォ
ータロッド、7…チャンネルボックス、8…スペーサ、
9…外部スプリング、10…燃料ペレット、11…被覆管、
12…上部端栓、13…下部端栓、14…プレナム、15…スプ
リング、16…第1の実施例、17…第3の実施例。
1 ... Fuel assembly, 2 ... Long fuel rod, 3 ... Short fuel rod, 4
... Upper tie plate, 5 ... Lower tie plate, 6 ... Water rod, 7 ... Channel box, 8 ... Spacer,
9 ... External spring, 10 ... Fuel pellet, 11 ... Cladding tube,
12 ... upper end plug, 13 ... lower end plug, 14 ... plenum, 15 ... spring, 16 ... first embodiment, 17 ... third embodiment.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蛭川 厚治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 中嶋 毅 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平2−103491(JP,A) 特開 昭63−133086(JP,A) 特開 平4−120497(JP,A) 特開 昭54−59594(JP,A) 特開 昭56−166488(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/30 - 3/62 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsuji Ebikawa 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation Yokohama office (72) Inventor Takeshi Nakajima 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation (56) References JP-A-2-103491 (JP, A) JP-A-63-133086 (JP, A) JP-A-4-120497 (JP, A) JP-A-54-59594 (JP, A) JP-A-56-166488 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G21C 3/30-3/62

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数個の燃料ペレットを被覆管内に充填し
両端部を密封してなる複数本の燃料棒を格子状に束ね、
この燃料棒束の中央部にウォータロッドを設けかつ前記
燃料棒束をチャンネルボックスで包囲して構成された燃
料集合体において、前記複数本の燃料棒は第1群の燃料
棒と、この第1群の燃料棒よりも有効部分が短い第2群
の燃料棒とからなり、前記第1群の燃料棒および前記第
2群の燃料棒に各々充填されている燃料ペレットの核分
裂性物質濃度は少なくとも上下端部を除く内部において
上下方向に一様であり、前記第1群の燃料棒は上下端部
を除く内部に充填されている燃料ペレットの核分裂性物
質濃度が異なる少なくとも2種類の燃料棒により構成さ
れ、前記第2群の燃料棒の有効部分に充填されている燃
料ペレットの核分裂性物質濃度は、燃料集合体4隅部以
外の位置に配置されるすべての前記第1群の燃料棒の上
下端部を除く内部に充填されている燃料ペレットの核分
裂性物質濃度のうちの最低濃度より小さくかつ天然ウラ
ン濃度より大きく、かつ前記第2群の燃料棒の有効部分
の上端を境にして前記燃料棒束を上下に2分した場合、
下部の燃料棒束の横断面平均核分裂性物質濃度が上部の
燃料棒束の横断面平均核分裂性物質濃度よりも小さいこ
とを特徴とする燃料集合体。
1. A plurality of fuel rods formed by filling a plurality of fuel pellets in a cladding tube and sealing both ends thereof in a lattice shape,
In a fuel assembly in which a water rod is provided in the center of the fuel rod bundle and the fuel rod bundle is surrounded by a channel box, the plurality of fuel rods are a first group of fuel rods and a first group of fuel rods. A second group of fuel rods having an effective portion shorter than that of the first group of fuel rods, and the fuel pellets respectively filled in the first group of fuel rods and the second group of fuel rods have at least a fissile material concentration. The fuel rods of the first group are uniform in the vertical direction in the interior excluding the upper and lower end portions, and the first group of fuel rods are composed of at least two types of fuel rods having different fissile material concentrations in the fuel pellets filled in the interior. The fissionable material concentration of the fuel pellets configured and filled in the effective portion of the fuel rods of the second group is equal to that of all the fuel rods of the first group arranged at positions other than the four corners of the fuel assembly. Inside except upper and lower end Lower than the minimum concentration of the fissile material concentration of the filled fuel pellets and higher than the natural uranium concentration, and the fuel rod bundle is vertically moved up and down with the upper end of the effective portion of the fuel rods of the second group as a boundary. If divided
A fuel assembly characterized in that the average cross-section fissile material concentration of the lower fuel rod bundle is smaller than the average cross-section fissile material concentration of the upper fuel rod bundle.
【請求項2】複数個の燃料ペレットを被覆管内に充填し
両端部を密封してなる複数本の燃料棒を格子状に束ね、
この燃料棒束の中央部にウォータロッドを設けかつ前記
燃料棒束をチャンネルボックスで包囲して構成された燃
料集合体において、前記複数本の燃料棒は第1群の燃料
棒と、この第1群の燃料棒よりも有効部分が短い第2群
の燃料棒とからなり、前記第1群の燃料棒および前記第
2群の燃料棒に各々充填されている燃料ペレットの核分
裂性物質濃度は少なくとも上下端部を除く内部において
上下方向に一様であり、前記第1群の燃料棒は上下端部
を除く内部に充填されている燃料ペレットの核分裂性物
質濃度が異なる少なくとも2種類の燃料棒により構成さ
れ、前記第2群の燃料棒の有効部分に充填されている燃
料ペレットの核分裂性物質濃度は、すべての前記第1群
の燃料棒の上下端部を除く内部に充填されている燃料ペ
レットの核分裂性物質濃度のうちの最低濃度より小さく
かつ天然ウラン濃度より大きく、かつ前記第2群の燃料
棒の有効部分の上端を境にして前記燃料棒束を上下に2
分した場合、下部の燃料棒束の横断面平均核分裂性物質
濃度が上部の燃料棒束の横断面平均核分裂性物質濃度よ
りも小さいことを特徴とする燃料集合体。
2. A plurality of fuel rods, each of which is filled with a plurality of fuel pellets in a cladding tube and sealed at both ends thereof, is bundled in a lattice shape,
In a fuel assembly in which a water rod is provided in the center of the fuel rod bundle and the fuel rod bundle is surrounded by a channel box, the plurality of fuel rods are a first group of fuel rods and a first group of fuel rods. A second group of fuel rods having an effective portion shorter than that of the first group of fuel rods, and the first group of fuel rods and the first group of fuel rods.
The core of the fuel pellets filled in the two groups of fuel rods
The degradable substance concentration is at least in the interior except the upper and lower ends.
It is uniform in the vertical direction, and the first group of fuel rods has upper and lower end portions.
Fissionable material of fuel pellets filled inside
Consists of at least two types of fuel rods with different quality concentrations
The fuel filled in the effective portion of the second group of fuel rods.
The fissile material concentration of the material pellets is
Of the fuel rods filled inside except the upper and lower ends of
Less than the lowest concentration of fissile material in the let
And a concentration of natural uranium greater than that of the second group of fuel
The fuel rod bundle is moved up and down with the upper end of the effective portion of the rod as a boundary.
Cross section of the lower fuel rod bundle, if divided
The cross-sectional average fissile material concentration of the upper fuel rod bundle
A fuel assembly characterized by being much smaller .
【請求項3】前記第1群の燃料棒の一部は可燃性毒物を
有してなり、下部の燃料棒束の横断面平均可燃性毒物濃
度が上部の燃料棒束の横断面平均可燃性毒物濃度よりも
大きいことを特徴とする請求項2に記載の燃料集合体。
3. A portion of the fuel rods of the first group contains burnable poisons.
The cross section of the lower fuel rod bundle has an average burnable poison concentration.
Than the average burnable poison concentration in the cross section of the upper fuel rod bundle
The fuel assembly according to claim 2, wherein the fuel assembly is large.
【請求項4】前記第2群の燃料棒のプレナムの全長が前
記第1群の燃料棒のプレナムの全長よりも短いことを特
徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の燃
料集合体。
4. The fuel according to claim 1, wherein the length of the plenum of the second group of fuel rods is shorter than the length of the plenum of the first group of fuel rods. Aggregation.
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