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JPS6158789B2 - - Google Patents
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JPS6158789B2 - - Google Patents

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JPS6158789B2
JPS6158789B2 JP55127246A JP12724680A JPS6158789B2 JP S6158789 B2 JPS6158789 B2 JP S6158789B2 JP 55127246 A JP55127246 A JP 55127246A JP 12724680 A JP12724680 A JP 12724680A JP S6158789 B2 JPS6158789 B2 JP S6158789B2
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core
fuel assembly
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assembly
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Yasuhiro Kobayashi
Renzo Takeda
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉の炉心に係り、特に、平均無
限増倍率の異なる燃料セルを配置した原子炉の炉
心に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a nuclear reactor core, and particularly to a nuclear reactor core in which fuel cells having different average infinite multiplication factors are arranged.

沸騰水型原子炉においては、可燃性毒物である
ガドリニアを含有した燃料集合体を用いて、炉心
余剰反応度変化を調整している。このガドリニア
で調整しきれない炉心余剰反応度は、制御棒で制
御していた。更に、制御棒は出力分布制御も同時
に行う必要があることから、従来の沸騰水型原子
炉では、出力調整のために使用される制御棒本数
が多く、サイクル途中で流量制御等により出力を
低下させて制御棒パターンの交換を行う必要があ
る。このため、炉心運用の簡素化、プラント利用
率の向上とあう面から問題であつた。
In boiling water reactors, changes in core surplus reactivity are adjusted using fuel assemblies containing gadolinia, a burnable poison. The excess reactivity of the reactor core, which could not be adjusted by gadolinia, was controlled by control rods. Furthermore, because the control rods must also perform power distribution control at the same time, in conventional boiling water reactors, a large number of control rods are used for power adjustment, and the power is reduced during the cycle through flow control, etc. It is necessary to replace the control rod pattern. Therefore, this was a problem in terms of simplifying core operation and improving plant utilization.

これらの点を鑑みて、炉心余剰反応度の変化幅
を縮小して制御棒による操作を最小限にさせた原
子炉の炉心が提案されている。このような炉心の
一例として、炉心中央領域に低濃縮度の燃料集合
体4体からなる燃料セル(コントロールセル)を
少数個配置し、制御棒操作は原則としてそのコン
トロールセル内で行うようにした炉心構成が考え
られている。第1図は、平衡サイクルにおける炉
心部構成を示す。炉心7において、8がコントロ
ールセルを示す。コントロールセル8の平均中性
子無限増倍率は、コントロールセル以外の燃料セ
ルの平均中性子無限増倍率よりも低くなつてい
る、1〜6は取替燃料集合体の炉心内の滞在年数
を示している。
In view of these points, a nuclear reactor core has been proposed in which the range of change in core surplus reactivity is reduced to minimize operations by control rods. As an example of such a core, a small number of fuel cells (control cells) consisting of four low-enrichment fuel assemblies are placed in the central region of the core, and control rod operations are, in principle, performed within the control cells. The core configuration is being considered. FIG. 1 shows the core configuration in an equilibrium cycle. In the core 7, 8 indicates a control cell. The average neutron infinite multiplication factor of the control cell 8 is lower than the average neutron infinite multiplication factor of the fuel cells other than the control cell. 1 to 6 indicate the number of years the replacement fuel assembly stays in the core.

平均中性子無限増倍率の小さいコントロールセ
ル内では原子炉の定格運転中での制御棒の操作に
際し、出力ピーキングの急激な変化を招くことが
なく、従つて炉心流量を調節して出力を低下させ
てから制御棒の引抜き操作するという手順が不要
となる。
In a control cell with a small average neutron infinite multiplication factor, when the control rods are operated during the rated operation of the reactor, sudden changes in power peaking will not occur, and therefore the reactor core flow rate can be adjusted to reduce the power. This eliminates the need to pull out the control rod.

このようなコントロールセル8を配置すること
は、制御棒操作をコントロールセル8内のみで行
わせるという以外に、炉心の半径方向出力分布の
平坦化に寄与する効果が大である。一般に、同一
の燃料セルを一様に装荷した炉心では炉心中央部
での出力割合が高く、半径方向出力分布の平坦化
がむつかしい。第1図のように配置したコントロ
ールセル8は、炉心中央部での出力割合を低下さ
せ、半径方向出力分布の平坦化に寄与することが
わかる。この事情を第2図で示す。図中Aが、コ
ントロールセル8を配置した部分である。第2図
は、サイクル末期で制御棒を全部引き抜いた時の
炉心の半径方向出力分布を示したものである。コ
ントロールセル8の位置での出力割合が少ないた
め、半径方向出力分布の平坦化が実現されている
ことがわかる。
By arranging the control cell 8 in this manner, in addition to allowing the control rods to be operated only within the control cell 8, the arrangement has a large effect in contributing to flattening the radial power distribution of the core. Generally, in a core uniformly loaded with the same fuel cells, the output ratio is high at the center of the core, making it difficult to flatten the radial power distribution. It can be seen that the control cells 8 arranged as shown in FIG. 1 reduce the power ratio at the center of the core and contribute to flattening the radial power distribution. This situation is illustrated in Figure 2. A in the figure is a part where the control cell 8 is arranged. Figure 2 shows the radial power distribution of the core when all the control rods are withdrawn at the end of the cycle. It can be seen that since the output ratio at the position of the control cell 8 is small, the radial output distribution is flattened.

しかし、コントロールセル8を炉心の中央領域
に集めると、新しい燃料集合体のみを炉心に装荷
する初期炉心(原子炉を初めて運転する時の炉
心)の場合、あるいは大型の炉心の場合において
は、コントロールセル8の外側に位置する炉心領
域で出力ピーキングが大となる傾向が生じ、熱的
余裕の低下をもたらす。
However, if the control cells 8 are gathered in the central region of the reactor core, the control cells 8 can be Power peaking tends to become large in the core region located outside the cells 8, resulting in a reduction in thermal margin.

このようにコントロールセルを炉心の中央領域
に集めた炉心に対して、コントロールセル8を炉
心全体に多数個配置させた炉心が従来考えられて
いる。しかし、この場合には、第1図に示す炉心
に比べて燃料集合体の交換時にシヤフリングを実
施する必要があつたり、原子炉運転中の出力調節
に使用される制御棒の本数が多くなるなどのため
に、プラント利用率の向上が図れない面があつ
た。
In contrast to a core in which the control cells are gathered in the central region of the core, a core in which a large number of control cells 8 are arranged throughout the core has been conventionally considered. However, in this case, compared to the core shown in Figure 1, it is necessary to perform shuffling when replacing fuel assemblies, and the number of control rods used for power adjustment during reactor operation increases. Therefore, it was difficult to improve the plant utilization rate.

本発明の目的は、上記の点を考慮し、余剰反応
度変化幅の少ない炉心において、炉心の半径方向
出力分布の平坦化に寄与する原子炉の炉心を提供
することにある。
In consideration of the above points, an object of the present invention is to provide a nuclear reactor core that contributes to flattening the radial power distribution of the core in a core with a small range of change in surplus reactivity.

本発明の特徴は、4体の燃料集合体から構成さ
れる燃料セルが、可燃性毒物を含まない4体の第
1燃料集合体で構成される複数の第1燃料セル
と、1体の可燃性毒物を含む第3燃料集合体以外
は第1燃料集合体である複数の第2燃料セルと、
1体の第3燃料集合体以外に可燃性毒物を含まな
い第2燃料集合体を有する複数の第3燃料セルと
を含み、第1、第2および第3燃料集合体の無限
増倍率は、(第1燃料集合体)<(第2燃料集合
体)<(第3燃料集合体)の関係にあり、第1およ
び第2燃料セルが同心円状に配置され、第1燃料
セルが炉心中心から炉心半径の約2分の1までの
範囲に配置され、第2燃料セルは第1燃料セルの
外側に配置されることにある。
A feature of the present invention is that a fuel cell composed of four fuel assemblies includes a plurality of first fuel cells composed of four first fuel assemblies containing no burnable poison, and one fuel cell composed of four first fuel assemblies containing no burnable poison. a plurality of second fuel cells that are first fuel assemblies except for a third fuel assembly containing a toxic substance;
a plurality of third fuel cells each having a second fuel assembly containing no burnable poison other than one third fuel assembly, and the infinite multiplication factors of the first, second and third fuel assemblies are: The relationship is (first fuel assembly) < (second fuel assembly) < (third fuel assembly), the first and second fuel cells are arranged concentrically, and the first fuel cell is located from the center of the core. The second fuel cell is located outside the first fuel cell.

まず本発明の前提となる炉心余剰反応度変化幅
の小さな炉心の構成法について説明する。
First, a method of configuring a reactor core with a small range of change in core surplus reactivity, which is a premise of the present invention, will be explained.

第3図に種々の燃焼特性をもつた燃料集合体の
中性子無限増倍率(k∞)の変化を示す。図中の
11は、可燃性毒物であるガドリニアを含有した
高濃縮度の燃料集合体であり、燃焼初期のk∞増
加はガドリニアの燃焼に伴うものである。曲線1
1が極大となる燃焼度の点でガドリニアが燃えつ
きていると考えられる。一般に、ガドリニアが燃
えつきる燃焼度をサイクル燃焼度の近くにとるよ
うに設計する。直線12,13は、ガドリニアを
含まず、濃縮度が直線12,13の順に低くして
あるそれぞれの燃料集合体のk∞曲線である。も
し、曲線11の燃料集合体の燃焼初期でのk∞の
増加割合が、他の低濃縮度の燃料集合体のk∞減
少の割合の3倍程度であれば、各燃料交換単位
を、隣接する4体の燃料集合体で構成し、そのう
ちの1体をガドリニア入り高濃縮度の燃料集合体
(曲線11の特性を有するもの)とし、他の3体
をガドリニアを含まない低濃縮度の燃料集合体
(直線12,13の特性を有するもの)を用いれ
ば、サイクルを通しての平均k∞が平坦となり、
炉心余剰反応度変化幅の縮小が実現できる。
Figure 3 shows changes in the infinite neutron multiplication factor (k∞) of fuel assemblies with various combustion characteristics. 11 in the figure is a highly enriched fuel assembly containing gadolinia, which is a burnable poison, and the increase in k∞ at the beginning of combustion is due to the combustion of gadolinia. curve 1
It is considered that gadolinia is burned out at the point where 1 is the maximum burnup. Generally, the burnup at which gadolinia burns out is designed to be close to the cycle burnup. Straight lines 12 and 13 are k∞ curves of respective fuel assemblies that do not contain gadolinia and whose enrichment levels decrease in the order of straight lines 12 and 13. If the rate of increase in k∞ in the early stage of combustion of the fuel assembly of curve 11 is about three times the rate of decrease in k∞ of other low-enrichment fuel assemblies, then each fuel exchange unit is It consists of four fuel assemblies, one of which is a high enrichment fuel assembly containing gadolinia (having the characteristics of curve 11), and the other three are low enrichment fuel assemblies that do not contain gadolinia. If we use an aggregate (having the characteristics of straight lines 12 and 13), the average k∞ over the cycle becomes flat,
It is possible to reduce the range of changes in core surplus reactivity.

このようにして構成した初期炉心では、サイク
ル末期で低濃縮度の燃料集合体を取り出し、その
替りにガドリニア入りの高濃縮度の燃料集合体と
同じ取替用の燃料集合体を装荷することにより、
次サイクルでも炉心余剰反応度変化を少なくする
ことができる。これ以降のサイクルにおいても、
低濃縮度の燃料集合体を順次、取替用の燃料集合
体と取り替えていくことにより平衡サイクルへの
接近が極めて容易となる。低濃縮度の燃料集合体
を更に3種類に分けて順次濃縮度を変えたものを
作つておけば、最も濃縮度の低いものから取り替
えていくことにより、燃料経済性の面からも有利
となる。
In the initial core configured in this way, the low enrichment fuel assembly is taken out at the end of the cycle, and a replacement fuel assembly that is the same as the high enrichment fuel assembly containing gadolinia is loaded in its place. ,
Even in the next cycle, the change in core surplus reactivity can be reduced. In subsequent cycles,
By sequentially replacing low-enrichment fuel assemblies with replacement fuel assemblies, it becomes extremely easy to approach an equilibrium cycle. If the low-enrichment fuel assemblies are further divided into three types and the enrichments are successively made, it will be advantageous in terms of fuel economy by replacing the one with the lowest enrichment first. .

以上述べた燃料集合体の装荷方法は、隣接する
4体の燃料集合体からなる燃料セルを単位として
構成しており、燃料集合体の取替時におけるシヤ
フリングは原則として行わない。シヤフリングな
しの炉心では、燃料集合体の燃焼度の増加に伴う
出力分布の自己平坦化が有効に作用することと、
燃料集合体取替期間の短縮によるプラント利用率
の向上が図られること等が認められている。本発
明における炉心において、燃料セルの平均中性子
無限増倍率が炉心平均の平均中性子無限増倍率よ
り低い第1および第2燃料セルを4体の燃料集合
体から構成し、同心円状に配置することは、上記
ノーシヤフリングを前提としていることによる。
In the method for loading fuel assemblies described above, a fuel cell consisting of four adjacent fuel assemblies is configured as a unit, and shuffling is not performed when replacing fuel assemblies in principle. In a core without shuffling, self-flattening of the power distribution as the burnup of the fuel assembly increases is effective.
It has been recognized that the plant utilization rate can be improved by shortening the fuel assembly replacement period. In the reactor core of the present invention, the first and second fuel cells, whose average neutron infinite multiplication factor is lower than the average neutron infinite multiplication factor of the core, are composed of four fuel assemblies and are arranged concentrically. , because the above-mentioned no-shear fling is assumed.

炉心内に第1燃料セルと第2燃料セルを交互に
配置する理由は、少数個のコントロールセルを炉
心内に配置した原子炉では、コントロールセルか
ら離れた領域の出力割合が大きくなる傾向があ
り、これをおさえるためである。
The reason why the first fuel cells and the second fuel cells are arranged alternately in the reactor core is that in a nuclear reactor in which a small number of control cells are arranged in the reactor core, the output ratio in the area away from the control cells tends to be large. , in order to suppress this.

平衡サイクル炉心においては燃焼度の異なる4
体の燃料集合体が併在するから、第3図の曲線1
1で示される燃焼特性を有する取替用の燃料集合
体を用いれば、炉心余剰反応度変化幅の小さい炉
心を構成することが可能となる。
In an equilibrium cycle core, there are four
Since there are two fuel assemblies, curve 1 in Fig. 3
By using a replacement fuel assembly having the combustion characteristics shown in No. 1, it is possible to construct a core with a small range of change in core surplus reactivity.

以上述べてきた考え方を基に構成した本発明の
実施例を第4図に示す。本実施例は、電気出力
1100MWe、出力密度50KW/、燃料集合体数
764体の初装荷炉心に適用したものである。炉心
14において、17は最も濃縮度の低い燃料集合
体、18は中濃縮度の燃料集合体、19はガドリ
ニア入りの高濃縮度の燃料集合体である。低濃縮
度と中濃縮度の燃料集合体17および18は、ガ
ドリニアを含んでいない。15は4体の低濃縮度
燃料集合体17から成る第1燃料セル(コントロ
ールセル)、16は1体のガドリニア入り高濃縮
度燃料集合体19と3体の低濃縮度燃料集合体1
7から構成した中濃縮度の第2燃料セルである。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention constructed based on the above-mentioned concept. In this example, the electrical output
1100MWe, power density 50KW/, number of fuel assemblies
This was applied to 764 initial loading cores. In the core 14, 17 is a fuel assembly with the lowest enrichment, 18 is a fuel assembly with medium enrichment, and 19 is a fuel assembly with high enrichment containing gadolinia. Low enrichment and medium enrichment fuel assemblies 17 and 18 do not contain gadolinia. 15 is a first fuel cell (control cell) consisting of four low enrichment fuel assemblies 17; 16 is one high enrichment fuel assembly 19 containing gadolinia and three low enrichment fuel assemblies 1;
This is a second medium enrichment fuel cell composed of 7 fuel cells.

第4図で示した実施例で、炉心中央領域を占め
る高濃縮度の第3燃料セルは、第5図中の20に
示すように燃料集合体19が1体、燃料集合体1
8が2体、燃料集合体17が1体で構成されてい
る。第3燃料セルの構成は種々考えられ、その他
の実施例を第6および7図に示す。第6図の第3
燃料セル21は、1体の燃料集合体19および3
体の燃料集合体18で構成される。第7図の第3
燃料セル22は、各々1体の燃料集合体17,1
8,19および25から構成される。燃料集合体
25の濃縮度は、燃料集合体18と燃料集合体1
9の中間の濃縮度である。
In the embodiment shown in FIG. 4, the third highly enriched fuel cell occupying the central region of the core includes one fuel assembly 19 and one fuel assembly 1, as shown at 20 in FIG.
8 and one fuel assembly 17. Various configurations of the third fuel cell are possible, and other embodiments are shown in FIGS. 6 and 7. 3 in Figure 6
The fuel cell 21 includes one fuel assembly 19 and 3
It consists of a fuel assembly 18 of the body. 3 in Figure 7
Each fuel cell 22 includes one fuel assembly 17, 1
Consists of 8, 19 and 25. The enrichment level of fuel assembly 25 is the same as that of fuel assembly 18 and fuel assembly 1.
It has an intermediate concentration of 9.

第8図は第2燃料セルの他の実施例で、2体の
燃料集合体17および2体の燃料集合体18から
構成される。
FIG. 8 shows another embodiment of the second fuel cell, which is composed of two fuel assemblies 17 and two fuel assemblies 18.

第4図に示した実施例では、第2燃料セル16
の外側の領域に高濃縮度の燃料集合体19を多く
装荷している。これは、サイクル末期での炉心反
応度を維持するためと、炉心周辺領域の出力割合
を高めて半径方向出力分布の平坦化を図るという
2つの目的をもつている。
In the embodiment shown in FIG. 4, the second fuel cell 16
A large number of highly enriched fuel assemblies 19 are loaded in the outer region of the fuel cell. This has two purposes: to maintain the core reactivity at the end of the cycle, and to flatten the radial power distribution by increasing the power ratio in the region around the core.

第9図に第4図の実施例中に用いたガドリニア
入り高濃縮度の燃料集合体19のk∞曲線を示
す。本実施例では、燃料集合体の濃縮度は、炉心
上部で3.04重量%、炉心下部で2.82重量%と上下
に濃縮度差がつけた燃料集合体を用いている。こ
のように上下に濃縮度差をつけるのはボイド分布
に起因する出力分布のゆがみを補償するためであ
る。なお第9図のk∞曲線は、ボイド率が40%で
の値である。燃料集合体19のガドリニア入り燃
料棒の本数は8本であり、ガドリニアの濃度は炉
心上部で4.0重量%、炉心下部で4.5重量%であ
る。
FIG. 9 shows the k∞ curve of the gadolinia-containing high-enrichment fuel assembly 19 used in the embodiment of FIG. 4. In this embodiment, the fuel assemblies have enrichment levels of 3.04% by weight in the upper part of the reactor core and 2.82% by weight in the lower part of the reactor core. The purpose of providing a difference in concentration between the upper and lower portions is to compensate for the distortion in the output distribution caused by the void distribution. Note that the k∞ curve in FIG. 9 is the value when the void ratio is 40%. The number of fuel rods containing gadolinia in the fuel assembly 19 is eight, and the concentration of gadolinia is 4.0% by weight in the upper part of the core and 4.5% by weight in the lower part of the core.

第9図の特性30は燃料集合体19の濃縮度が
3.04重量%の場合の特性で、特性31はそれが
2.82重量%の場合の特性である。
The characteristic 30 in FIG. 9 indicates that the enrichment level of the fuel assembly 19 is
3.04% by weight, characteristic 31 indicates that it is
These are the characteristics when the content is 2.82% by weight.

第10図に燃料集合体18および第11図に燃
料集合体17のボイド率40%におけるk∞曲線を
示す。本実施例の場合には、燃料集合体18の濃
縮度は炉心上部で1.95重量%、炉心下部で1.74重
量%の濃縮度上下2領域、燃料集合体17の濃縮
度は1.11重量%である。いずれの場合にもガドリ
ニアは含まれていない。
FIG. 10 shows the k∞ curve of the fuel assembly 18 and FIG. 11 shows the k∞ curve at a void ratio of 40% for the fuel assembly 17. In the case of this embodiment, the enrichment of the fuel assembly 18 is 1.95% by weight in the upper part of the core and 1.74% by weight in the lower part of the core, with the enrichment of the fuel assembly 17 being 1.11% by weight. Gadolinia was not included in either case.

以上のような燃焼特性をもつ燃料集合体を組み
合わせることにより、4体平均の中性子無限増倍
率が炉心全体の平均中性子無限増倍率に比べて5
%以上低い第1燃料セル15と第2燃料セル16
を構成することができる。
By combining fuel assemblies with the above-mentioned combustion characteristics, the average neutron infinite multiplication factor of the four bodies can be increased by 5% compared to the average neutron infinite multiplication factor of the entire core.
% or more lower first fuel cell 15 and second fuel cell 16
can be configured.

前記実施例においては初期炉心を対象として説
明した。平衡サイクル炉心においては、炉内滞在
年数の異なる燃料集合体が併在する。ガドリニア
入り取り替え燃料集合体19は、第3図の曲線1
1で表わされるk∞変化をするから、炉内滞在年
数の異なる燃料集合体4体で第3燃料セル20を
構成すれば炉心余剰反応度の小さい炉心をつくる
ことができる。第12図に出力密度44KW/、
燃料集合体数840体の平衡サイクル炉心に適用し
た実施例を示す。第12図において35は第1燃
料セル(コントロールセル)、36は第2燃料セ
ル、37は第3燃料セルである。第1燃料セル3
5の構成は燃焼の進んだ取替燃料集合体4体また
は濃縮度が1.1重量%から1.3重量%程度の低濃縮
度の燃料集合体4体で構成し、4年に一度あるい
は2年に一度取り替える方式とする。サイクル初
期における第2燃料セル36の構成を第13図に
示す。第13図において40は炉内滞在5年目の
燃料集合体、41は炉内滞在4年目の燃料集合
体、42は新燃料集合体、43は炉内滞在3年目
の燃料集合体である。次サイクルの始めにおいて
は、燃料集合体42を炉内滞在3年目の特定の燃
料集合体の位置にもつていき、そこの燃料集合体
を燃料集合体42の替りに装荷する。又、燃料集
合体40は炉外へ取り出し、新燃料集合体を装荷
する。取替用燃料集合体の平均濃縮度は2.82重量
%である。
The above embodiments have been described with reference to the initial core. In an equilibrium cycle core, fuel assemblies with different lengths of stay in the reactor coexist. The replacement fuel assembly 19 containing gadolinia is shown in curve 1 in FIG.
1, so if the third fuel cell 20 is composed of four fuel assemblies having different lengths of stay in the reactor, a core with small core surplus reactivity can be created. Figure 12 shows the power density 44KW/,
An example of application to an equilibrium cycle core with 840 fuel assemblies is shown. In FIG. 12, 35 is a first fuel cell (control cell), 36 is a second fuel cell, and 37 is a third fuel cell. First fuel cell 3
The configuration of 5 consists of 4 replacement fuel assemblies with advanced combustion or 4 fuel assemblies with low enrichment of about 1.1% to 1.3% by weight, and is used once every 4 years or once every 2 years. The method will be to replace it. FIG. 13 shows the configuration of the second fuel cell 36 at the beginning of the cycle. In Fig. 13, 40 is a fuel assembly that has been in the reactor for 5 years, 41 is a fuel assembly that has been in the reactor for 4 years, 42 is a new fuel assembly, and 43 is a fuel assembly that has been in the reactor for 3 years. be. At the beginning of the next cycle, the fuel assembly 42 is moved to a specific fuel assembly position for the third year of stay in the reactor, and that fuel assembly is loaded in place of the fuel assembly 42. Further, the fuel assembly 40 is taken out of the reactor and a new fuel assembly is loaded. The average enrichment of the replacement fuel assembly is 2.82% by weight.

本実施例で示したような炉心構成とすれば、大
型炉心の平衡サイクル炉心においても第1燃料セ
ル35を配置した領域以外での出力ピーキングの
増大をおさえることができ、熱的余裕の増大を図
ることができる。
With the core configuration shown in this embodiment, even in an equilibrium cycle core of a large core, it is possible to suppress the increase in power peaking in areas other than the area where the first fuel cell 35 is arranged, and increase the thermal margin. can be achieved.

以上実施例を用いて説明したように、径方向出
力分布平坦化のためには、ピーキングが大となる
位置に低濃縮あるいは中濃縮度の燃料セルを配置
するのが効果的である。
As described above using the embodiments, in order to flatten the radial power distribution, it is effective to arrange fuel cells with low or medium enrichment at positions where peaking is large.

本発明による炉心部構成によれば、炉心の半径
方向出力分布の平坦化が容易となり、熱的余裕の
増大をもたらし、コントロールセル内の少数個の
制御棒のみで原子炉の運転を行うことが可能とな
る。
According to the reactor core configuration according to the present invention, the radial power distribution of the reactor core can be easily flattened, the thermal margin is increased, and the reactor can be operated with only a small number of control rods in the control cell. It becomes possible.

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

第1図はコントロールセルを有する平衡サイク
ルにおける炉心構成図、第2図は第1図の炉心に
おける半径方向出力分布を示す特性図、第3図は
種々の燃料集合体の燃焼に伴うk∞変化の様子を
図式的に描いた特性図、第4図は中間濃縮度の第
2燃料セルをコントロールセルの外側に配置した
本発明の実施例を示す構造図、第5図から第7図
までは炉心中央部に配置する高濃縮の第3燃料セ
ルの種々の実施例を示す説明図、第8図は中濃縮
の第2燃料セルの他の実施例の説明図、第9図か
ら第11図は高濃縮燃料集合体、中濃縮燃料集合
体および低濃縮燃料集合体のk∞の特性図、第1
2図は本発明の他の実施例である平衡サイクル炉
心の構成図、第13図は平衡サイクル炉心におけ
る第2燃料セルの構成図である。 14……炉心、15……第1燃料セル、16…
…第2燃料セル、17,18,19……燃料集合
体、20……第3燃料セル。
Figure 1 is a core configuration diagram in an equilibrium cycle with a control cell, Figure 2 is a characteristic diagram showing the radial power distribution in the core of Figure 1, and Figure 3 is k∞ change due to combustion of various fuel assemblies. Figure 4 is a structural diagram showing an embodiment of the present invention in which a second fuel cell with an intermediate enrichment is placed outside the control cell; Figures 5 to 7 are Explanatory diagrams showing various embodiments of a highly enriched third fuel cell placed in the center of the reactor core, FIG. 8 is an explanatory diagram of other embodiments of a medium enriched second fuel cell, and FIGS. 9 to 11. is the characteristic diagram of k∞ of high enrichment fuel assembly, medium enrichment fuel assembly and low enrichment fuel assembly, the first
FIG. 2 is a block diagram of a balanced cycle core according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a block diagram of a second fuel cell in the balanced cycle core. 14... Core, 15... First fuel cell, 16...
...Second fuel cell, 17, 18, 19...Fuel assembly, 20...Third fuel cell.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 隣接して配置された4体の燃料集合体と、こ
れらの燃料集合体に取囲まれる位置に挿入可能な
制御棒とを含む多数の燃料セルを有する原子炉の
炉心において、前記燃料セルが、可燃性毒物を含
まない4体の第1燃料集合体で構成される複数の
第1燃料セルと、1体の可燃性毒物を含む第3燃
料集合体以外は前記第1燃料集合体である複数の
第2燃料セルと、1体の前記第3燃料集合体以外
に可燃性毒物を含まない第2燃料集合体を有する
複数の第3燃料セルとを含み、前記第1、第2お
よび第3燃料集合体の無限増倍率は、(第1燃料
集合体)<(第2燃料集合体)<(第3燃料集合体)
の関係にあり、前記第1燃料セルと前記第2燃料
セルが同心円状に配置され、前記第1燃料セルが
炉心中心から炉心半径の約2分の1までの範囲内
に配置され、前記第2燃料セルは前記第1燃料セ
ルの外側に配置されることを特徴とする原子炉の
炉心。
1. In the core of a nuclear reactor having a large number of fuel cells including four adjacently arranged fuel assemblies and control rods that can be inserted into positions surrounded by these fuel assemblies, the fuel cells are , the first fuel assemblies are the first fuel assemblies other than a plurality of first fuel cells composed of four first fuel assemblies that do not contain a burnable poison, and a third fuel assembly that contains one burnable poison. a plurality of second fuel cells, and a plurality of third fuel cells each having a second fuel assembly that does not contain a burnable poison other than one third fuel assembly; The infinite multiplication factor of the three fuel assemblies is (1st fuel assembly) < (2nd fuel assembly) < (3rd fuel assembly)
The first fuel cell and the second fuel cell are arranged concentrically, the first fuel cell is arranged within a range from the center of the core to about one-half of the core radius, and A nuclear reactor core, wherein two fuel cells are arranged outside the first fuel cell.
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