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JPS6312271B2 - - Google Patents
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JPS6312271B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6312271B2
JPS6312271B2 JP55083272A JP8327280A JPS6312271B2 JP S6312271 B2 JPS6312271 B2 JP S6312271B2 JP 55083272 A JP55083272 A JP 55083272A JP 8327280 A JP8327280 A JP 8327280A JP S6312271 B2 JPS6312271 B2 JP S6312271B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cycle
fuel assembly
enrichment
fuel
assemblies
Prior art date
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Expired
Application number
JP55083272A
Other languages
English (en)
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JPS578486A (en
Inventor
Jiro Ootsuji
Yasukuni Oiyake
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、沸騰水型原子炉用組燃料集合体に関
し、特に1サイクル毎に燃料集合体を部分的に新
燃料と交換しつつ運転を継続する組燃料集合体で
あつて、単位燃料集合体間の濃縮度を限定するこ
とにより平衡サイクルへの移行を速やかにし且つ
移行期間中の熱特性を安定かつ良好なものとした
組燃料集合体に関する。
沸騰水型原子炉において、異なる濃縮度を有す
る4体の燃料集合体を組合せて組燃料集合体を構
成し、1サイクル毎に反応度が最も低下した燃料
集合体を新らしい燃料集合体と交換しつつ運転を
継続することにより平衡サイクルへの移行を速や
かにせんとする試みがなされている。ここで平衡
サイクルとは、燃料を部分的に交換しつつ運転を
継続し、初期装荷組燃料集合体を用いる運転サイ
クル(以下「第1サイクル」と称し、それ以後に
部分的に燃料を交換しつつ行う引き続くサイクル
を「第2サイクル」、「第3サイクル」…と称す
る)から相当期間経たのちに炉内全体の燃料成分
がほとんど一定の状態に達したサイクルで、その
前のサイクルおよび次のサイクルと熱特性が変ら
ず安定したサイクルをいう。
このような組燃料集合体を用いる原子炉では、
1サイクル終了毎に、炉を停止して最も反応度の
低下した単位燃料集合体を新らしい燃料集合体と
交換しつつ原子炉の運転が継続されるわけである
が、サイクル毎の熱特性が悪かつたり、あるいは
目標とする燃焼度が達成されなかつたりすれば、
原子炉の安全上も好ましくなく、また経済的にも
性能の悪い原子炉となつてしまう。即ち目標とす
る原子炉は、第1サイクルから平衡サイクルへ移
行する過程での中間サイクル(以後「移行サイク
ル」という)での熱特性およびサイクル取得燃焼
度が平衡サイクルのそれらと同程度に良好且つ安
定であるかあるいは速やかにそれらに収束するも
のであるのが好ましい。しかしながら、従来の組
燃料集合体では、このような条件を与えるに必要
な単位燃料集合体間の相関関係が充分に理解され
ていなかつたため、平衡サイクルへの移行も長く
かかり、移行サイクル中の出力安定性も満足なも
のではなかつた。
本発明は、移行サイクル中の熱特性およびサイ
クル取得燃焼度に関してサイクル毎の変動の少い
安定した特性を与えることのできる組燃料集合体
を与えることを目的とする。
本発明者らの研究によれば、このような目的
は、初期に装荷すべき組燃料集合体中の単位燃料
体(以下、濃縮度の低い順に第1〜第4燃料集合
体と称する)の濃縮度に関して特定の条件を満足
せしめることにより達成されることが見出され
た。すなわち本発明の組燃料集合体は、それぞれ
濃縮度の異なる4種類の燃料集合体(すなわち濃
縮度の低い順に第1〜第4燃料集合体)を格子状
に配列した組燃料集合体であつて、第1燃料集合
体のウラン濃縮度が0.71〜1.0%(重量%。以下
特に断らない限り同様とする)であり、第2燃料
集合体と第3燃料集合体の濃縮度の比が0.65〜
0.72の範囲とし、第4燃料集合体の濃縮度を上記
組燃料集合体を装荷する運転サイクルの次のサイ
クル以降に使用する燃料集合体の濃縮度と同一と
することを特徴とするものである。
以下、本発明を必要に応じて図面を参照しつつ
更に詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例にかかる組燃料集
合体を長さ方向に直角に取つた断面図である。
すなわち第1図において組燃料集合体10は、
濃縮度が次第に高くなる第1燃料集合体11、第
2燃料集合体12、第3燃料集合体13、第4燃
料集合体14を図示のように格子状に組合せ、そ
れらの間に制御棒15を挿入した構造をしてい
る。
第1燃料集合体11の濃縮度(同位元素U−
235の重量パーセント)は、0.71%以上、すなわ
ち天然ウラン中のU−235濃度以上で1.0%以下で
ある。ここで0.71%以上とする理由は、0.71%未
満のU−235重量パーセントのものを使用するに
は、減損ウランを使用することとなり、これまで
商用炉であまり例がないこと、及びこの第1燃料
集合体の出力が低すぎて、他の燃料集合体12,
13,14の出力が高くなりすぎる傾向があるこ
とによる。また1.0%を超える場合、第1サイク
ルでの第1燃料集合体の出力が0.71%〜1.0%で
の出力に比べて、相対的に急上昇する傾向にある
ことによる。(第8図参照) また第2燃料集合体と第3燃料集合体の濃縮度
比は0.65〜0.72の範囲とする。この比が0.65未満
であると、第1及び第2燃料集合体と、第3及び
第4燃料集合体の濃縮度の差が大きくなることを
意味し、そのことによつて、移行各サイクルでの
サイクル取得燃焼度のバラツキが大きくなる傾向
が強くなる(第3図、第5図)。
また0.72を超えると、第4図にみられるように
移行サイクル中の熱特性が不安定となる傾向が強
くなる。
更に、第4燃料集合体の濃縮度は、第2サイク
ル以降に使用される燃料集合体の濃縮度と同一と
する。本実施例では、第4燃料集合体をその後の
取替燃料集合体として濃縮度以外の設計パラメー
タ(濃縮度の分布地)も同一としている。
以下上記条件の本質性を第2図〜第9図に示す
設計データを用いて説明する。なお、これら図面
の結果を得るに当つて上記組燃料集合体の平均濃
縮度は約2.0%、第4燃料集合体(新燃料)の濃
縮度は約3.0%とし、第2燃料集合体と第3燃料
集合体の濃縮度比をパラメーターxで表わす。
第2図は、第1燃料集合体の濃縮度を0.71%と
したとき、xを横軸にとり、第1サイクルおよび
移行サイクル末期の最大線出力密度(単位:
KW/ft=キロワツト/30cm)を縦軸にとつたも
のである。また、第3図は同一条件で、xを横軸
に移行サイクルの各サイクルで取得される燃焼度
(取得燃焼度)(単位:MWD/ST=メガワツ
ト・日/米トン)を縦軸にとつたものである。第
2図および第3図から、移行サイクルの熱特性の
収束が良好で、サイクル取得燃焼度の安定してい
るxの範囲は0.65〜0.70の範囲であることがわか
る。
同様に第4図および第5図は、第1燃料集合体
の濃縮度が0.92%のときにxを横軸にとり、縦軸
に各サイクル末期の最大線出力密度およびサイク
ル取得燃焼度を表わしたものであり、ここでもx
の範囲が0.65〜0.72であるときに良好な熱特性の
収束性とサイクル取得燃焼度の安定性が得られて
いる。
次に第1燃料集合体の濃縮度を1.10%として、
同様にxと、最大線出力密度およびサイクル取得
燃焼度との関係を表わしたのが第6図および第7
図である。第6図および第7図を見ると、移行サ
イクル中の最大線出力密度およびサイクル取得燃
焼度のサイクル毎の変動が大きく不安定であり、
良好なxの範囲は見当らない。
更に第8図は、xを0.68としたときに第1燃料
集合体の濃縮度を横軸にとり、移行サイクル中で
最大線出力密度が最も大きくなるサイクルでの最
大線出力密度をプロツトしたものであり、移行サ
イクル中の最大線出力密度を良好な値に保つのに
第1燃料集合体の濃縮度が0.71〜1.0%の範囲が
好ましいことがわかる。
したがつて上述の第2図ないし第8図の結果よ
り、第1燃料集合体の濃縮度が0.71〜1.0%であ
り、第2燃料集合体と第3燃料集合体の濃縮度比
xが0.65〜0.72の範囲が移行サイクル中の最大線
出力密度およびサイクル取得燃焼度を安定化する
ために本質的な効果を有することがわかる。
次に、本発明の範囲内の値である、第1燃料集
合体濃縮度0.92%およびx=0.705の条件での平
衡サイクルへの収束状況を第9図に示す。すなわ
ち、第9図は上記条件でサイクル取得燃焼度を横
軸に、最大線出力密度を縦軸に取つて表わしたも
のである。第9図に示す各サイクルの最大線出力
密度の変化を見れば、第2サイクル、第3サイク
ルを経るにつれてすみやかに平衡サイクルに収束
していくことがわかる。特に第4サイクルでほと
んど平衡サイクルに近く収束しており、第5サイ
クルで充分平衡サイクルに達していることがわか
る。
本発明の組燃料集合体中の各単位燃料集合体の
濃度を確定するにあたつては、次のように行うこ
とが好ましい。
まず、取替炉心及び初装荷炉心の年間の発生熱
量の要求量より、取替平衡炉心の燃料を約1/4ず
つとりかえるとしたときの取替燃料の濃縮度、及
び初装荷炉心の平均濃縮度が決定される。
これによつて、第4燃料集合体の燃料集合体を
決定し、次に取替炉心での発生熱量の要求に応じ
て、第1燃料集合体の濃縮度を概算する。初装荷
炉心の発生熱量の要求量が非常に大きいときは
1.0重量%に近くし、発生熱量の要求量が取替炉
心の要求量に比してあまり大きくないときは0.71
重量%に近い濃縮度を選択する。その後、第2、
第3濃縮度の割りふりを初装荷炉心の平均濃縮度
及び第1、第4燃料集合体の濃縮度及び0.65x
0.72の条件よりいくつかを選定して、集合体設
計を行い、更には炉心特性をみて決定する。この
ようにして決定された炉心特性をみて、更に若干
の修正を施して最終決定する。
上述したように本発明の組燃料集合体によれ
ば、第1燃料集合体の濃縮度ならびに第2燃料集
合体と第3燃料集合体の濃縮度比を一定の範囲に
抑えることにより、第1サイクルから擬似平衡サ
イクルを現出させ、平衡サイクルへの収束を速く
し、且つ移行サイクル中の最大線出力密度および
サイクル取得燃焼度を安定且つ良好な範囲に保つ
ことが可能となる。また炉心特性が各サイクルで
安定しているので運用計画がたてやすいという利
点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の組燃料集合体の一実施例の断
面図であり、第2図〜第8図は燃料集合体の濃縮
度に関する本発明の制限条件の根拠を説明するた
めのグラフ、第9図は本発明の制限条件の範囲内
での最大線出力密度の収束状況を示すグラフであ
る。 1〜5……それぞれ第1〜第5サイクル末期の
最大線出力密度、10……組燃料集合体、11〜
14……それぞれ第1〜第4燃料集合体、a,b
……最大線出力密度の上下限、c,d……サイク
ル取得燃焼度の上下限、,……最適な熱特性
とサイクル取得燃焼度を与えるxの範囲、(x=
0.65〜0.72)、,……安定な熱特性を与える
第1燃料集合体の濃縮度の範囲(0.71〜1.0%)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 それぞれ濃縮度の異なる4種類の燃料集合体
    を格子状に配列した組燃料集合体であつて、最も
    濃縮度の低い燃料集合体中のウラン濃縮度が0.71
    〜1.0重量%であり、濃縮度が低い順に2番目と
    3番目に位置する燃料集合体の濃縮度の比を0.65
    〜0.72の範囲とし、第4燃料集合体の濃縮度を、
    上記組燃料集合体を装荷する運転サイクルの次の
    サイクル以降に使用する燃料集合体の濃縮度と同
    一とすることを特徴とする、沸騰水型原子炉用組
    燃料集合体。
JP8327280A 1980-06-19 1980-06-19 Nuclear fuel assembly Granted JPS578486A (en)

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JPS5913982A (ja) * 1982-07-15 1984-01-24 株式会社東芝 原子炉の炉心構造
US5631939A (en) * 1994-09-09 1997-05-20 Hitachi, Ltd. Initial core of nuclear power plant

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JPH0665980U (ja) * 1992-04-01 1994-09-16 株式会社セガ・エンタープライゼス コイン払出装置

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