JPH0636049B2 - Fuel assembly for boiling water reactor - Google Patents
Fuel assembly for boiling water reactorInfo
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- JPH0636049B2 JPH0636049B2 JP61278764A JP27876486A JPH0636049B2 JP H0636049 B2 JPH0636049 B2 JP H0636049B2 JP 61278764 A JP61278764 A JP 61278764A JP 27876486 A JP27876486 A JP 27876486A JP H0636049 B2 JPH0636049 B2 JP H0636049B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は特に高燃焼度長期サイクル運転に好適な沸騰水
型原子炉用燃料集合体に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor, which is particularly suitable for high burnup long-term cycle operation.
(従来の技術) 一般に燃料集合体の濃縮度と可燃性毒物分布は概略次の
手順により決定される。(Prior Art) Generally, the enrichment of fuel assemblies and the distribution of burnable poisons are determined by the following procedure.
すなわち、取替燃料では運転期間と平均取出燃焼度が与
えられると、燃料取替え体数および必要な平均濃縮度が
わかり、この濃縮度が決定されると炉心の初期余剰反応
度を適切な値とし、さらにその燃焼変化を平坦とするよ
うな可燃性毒物の本数と濃度を決める。次に、集合体局
所出力ピーキング係数が一定の値以下になるように燃料
棒の濃縮度種類数および燃料棒配置を定める。That is, when the operating period and the average extraction burnup are given for the replacement fuel, the number of fuel replacements and the required average enrichment are known, and when this enrichment is determined, the initial excess reactivity of the core is set to an appropriate value. , And determine the number and concentration of combustible poisons that flatten the combustion change. Next, the number of fuel rod enrichment types and the fuel rod arrangement are determined so that the aggregate local output peaking coefficient is equal to or less than a certain value.
ところで、従来の設計方法ではこの燃料設計に際して可
燃性毒物は集合体の周辺位置を避けて配置し、また可燃
性毒物同士の吸収反応の干渉をなるべく避けるために可
燃性毒物は隣接させないようにしていた。By the way, in the conventional design method, in designing this fuel, the burnable poisons are arranged avoiding the peripheral position of the assembly, and in order to avoid the interference of the absorption reaction between the burnable poisons as much as possible, the burnable poisons are not adjacent to each other. It was
この方法である運転期間およびある取出燃焼度を前提と
して設計された燃料の濃縮度および可燃性毒物の配置例
に第5図に示す。第5図のマスは燃料棒位置を示し、e
1 ,e2 ,e3 ,e4 ,e5 は可燃性毒物を含まない燃
料棒が示し、番号が少いほどウラン235 濃縮度が高いこ
とを示す。また、Gは可燃性毒物入り燃料棒の位置を示
し、全部で20本使用されている。この燃料による局所出
力ピーキング係数の燃焼変化の例を第6図に示す。FIG. 5 shows an example of the fuel enrichment and the arrangement of burnable poisons designed on the premise of a certain operating period and a certain burn-up degree in this method. The square in FIG. 5 indicates the fuel rod position, and e
1, e 2, e 3, e 4, e 5 shows the fuel rods not containing burnable poison, indicating that the higher the uranium 235 enrichment numbers less. Further, G indicates the position of the fuel rod containing burnable poison, and 20 rods are used in total. FIG. 6 shows an example of the combustion change of the local output peaking coefficient due to this fuel.
(従来技術の問題点) 一般に濃縮度を増すことによって高燃焼度化燃料炉心を
設計する場合、初期余剰反応度抑制のために必要な可燃
性毒物の本数が増加してくることと高濃縮度化にともな
ってウラン235 の中性子吸収が増すので、可燃性毒物の
一本当たりの反応度価値が次第に減少してくることとか
ら急激に必要な可燃性毒物の本数が増えてくる。特に、
高燃焼度の領域では第5図に示したように多数本必要と
なる。この場合次の,,の如き問題点が生じる。(Problems of the prior art) Generally, when designing a high burnup fuel core by increasing the enrichment, the number of combustible poisons necessary for suppressing the initial excess reactivity increases and the high enrichment increases. As the neutron absorption of uranium 235 increases with the increase in the number of uranium compounds, the reactivity value per burnable poison gradually decreases, and the number of burnable poisons required rapidly increases. In particular,
In the high burnup region, a large number are required as shown in FIG. In this case, the following problems occur.
、可燃性毒物の本数を増やせない。, The number of combustible poisons cannot be increased.
中央に太径のウォーターロッドのある9×9燃料の場
合、集合体周辺部に配置せず隣接させない方法では可燃
性毒物20本が限界でありそれ以上はできない。このため
場合によっては適切な初期余剰反応度がとれず、やむを
えず運転サイクル末期で可燃性毒物を燃え残すことによ
って、炉停止余裕を満足させる必要がある。この場合、
取出燃焼度が減少し経済性が悪化する。In the case of 9 × 9 fuel with a large diameter water rod in the center, 20 burnable poisons are the limit and cannot be further exceeded by a method that is not arranged in the periphery of the assembly and not adjacent to each other. Therefore, in some cases, an appropriate initial excess reactivity cannot be obtained, and it is necessary to satisfy the reactor shutdown margin by unavoidably burning the burnable poison at the end of the operation cycle. in this case,
Take-out burnup decreases and economic efficiency deteriorates.
、濃縮度種類数が増える。, The number of enrichment types increases.
集合体の中央部のほとんどの部分に出力の低い可燃性毒
物があるため、相対的に周辺部の局所出力が大きくな
る。したがって、その周辺の濃縮度を低くし、種類数も
多くする必要があり燃料製造工程が複雑となる。Since the burnable poison having a low output is present in most of the central part of the assembly, the local output in the peripheral part becomes relatively large. Therefore, it is necessary to reduce the degree of enrichment in the vicinity and to increase the number of types, which complicates the fuel manufacturing process.
、最高濃縮度が高くなる。, The maximum enrichment is high.
上記により濃縮度の種類数を多くする結果最高濃縮度
が高くなり、燃料製造時の臨界安全性管理を厳しくする
必要が生ずる。As a result of increasing the number of types of enrichment as described above, the maximum enrichment becomes high, and it becomes necessary to tighten the criticality safety control during fuel production.
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は以上述べたように太径ウォーターロッドを使用
する燃料集合体を高い取出し燃焼度で使用する場合の問
題点を解決するためになされたもので、可燃性毒物入り
燃料棒の配置に自由度を持たせ、少数種類の濃縮度を使
用しても低い局所出力ピーキング係数とすることができ
る可燃性毒物入り燃料棒配置を採用することによって最
高濃縮度を下げ、かつ炉心の余剰反応度を抑えて、燃料
経済性を損わず、高燃焼度であっても適切な燃料設計の
可能な原子炉用燃料集合体を提供することを目的とする
ものである。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the problems in the case of using a fuel assembly using a large diameter water rod with a high extraction burnup as described above, Maximum degree of enrichment is achieved by adopting the arrangement of burnable poison-bearing fuel rods, which allows flexibility in the placement of burnable poison-bearing fuel rods and enables a low local output peaking coefficient even when a small number of enrichments are used. The present invention aims to provide a fuel assembly for a reactor capable of reducing the fuel consumption, suppressing the excess reactivity of the core, impairing the fuel economy, and having an appropriate fuel design even with a high burnup. Is.
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために、正方格子状の燃
料棒配列を有し、その燃料棒配列の中央位置に丸形ない
し角形のウォーターロッド1個または複数個配置し、こ
れら配列の外周をチャンネルボックスで囲むことによっ
て構成される沸騰水型原子炉用燃料集合体において、可
燃性毒物を使用する燃料棒を当該燃料集合体の4つのチ
ャンネルに隣接した周辺位置およびウォーターロッドに
隣接した位置の一部に配置し、チャンネルに隣接した位
置の可燃性毒物濃度をウォーターロッドに隣接した位置
の可燃性毒物濃度より3割以上高くし、集合体周辺位置
に配置された可燃性毒物を使用しない燃料棒のうち集合
体周辺位置の可燃性毒物棒に隣接してかつ4つの周辺の
コーナー位置に配置されておらずかつ部分長燃料棒と隣
接していない燃料棒の濃縮度を集合体の濃縮度の平均濃
縮度と同じかまたは高い濃縮度とすることを特徴とする
ものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention has a square lattice-shaped fuel rod array, and has a round or square shape at the center position of the fuel rod array. In the fuel assembly for a boiling water nuclear reactor, which is configured by arranging one or more water rods of the above and surrounding the outer circumference of these arrays with a channel box, a fuel rod using a burnable poison is used for the fuel assembly of the fuel assembly. It is placed in a part of the peripheral position adjacent to the four channels and the position adjacent to the water rod, and the burnable poison concentration in the position adjacent to the channel is set to be higher than the burnable poison concentration in the position adjacent to the water rod by 30% or more. , Of the fuel rods that do not use the burnable poison located in the periphery of the assembly, are located adjacent to the burnable poison in the periphery of the assembly and at the four corner positions. And yet not and part length rods with the enrichment of the fuel rods that are not adjacent to the same or higher enrichment and the average enrichment of the enrichment of the assembly is characterized in.
(作用) 次に、本発明の基本的考え方を説明する。(Operation) Next, the basic idea of the present invention will be described.
高燃焼度、高濃縮度における可燃性毒物の一本当りの反
応度低下等についての前述の問題を解決するために、本
発明者等は精度の確認されている燃料設計用の2次元拡
散燃焼計算コードを使用して局所出力ピーキング係数を
抑制し、可燃性毒物の一本当りの反応度を高められる燃
料棒位置を調べて次の事実を見出だした。この点につい
て第3図および第4図を参照しながら説明する。In order to solve the above-mentioned problems regarding the decrease in reactivity per burnable poison at a high burnup and a high degree of enrichment, the inventors of the present invention have conducted two-dimensional diffusion combustion for fuel design of which accuracy has been confirmed. The following facts were found by investigating the fuel rod position where the local power peaking coefficient was suppressed using the calculation code and the reactivity per burnable poison was increased. This point will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
(1) 第3図aに示す燃料集合体において燃料棒位置第1
列(x1 ,x2 ,x3 ,x4 ,x5 )、第2列(x6 ,
x7 ,x8 ,x9 )、第3列(x10,x11,x12)に可
燃性毒物を配置した場合、可燃性毒物入り燃料棒1本当
たりの未燃焼時における反応度(負)の絶対値は第1列
>第3列>第2列の順に大きく、第3図bに示すように
第1列の反応度は第2列に比較して約40%大きいことが
分った。(1) First fuel rod position in the fuel assembly shown in FIG. 3a
Row (x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 ), second row (x 6 ,
x 7, x 8, x 9 ), third column (x 10, x 11, x 12) in the case of arranging the burnable poison, reactivity at the time of unburned per one burnable poison-containing fuel rods (negative It is found that the absolute value of) is large in the order of the first column> third column> second column, and the reactivity of the first column is about 40% larger than that of the second column as shown in FIG. 3b. It was
(2) 第3図aの4つのコーナー位置x1 の濃縮度を十分
に低くし、かつ可燃性毒物入り燃料棒の濃縮度をその濃
縮度と同じとすることによって、第4図に示すように、
燃料集合体で使用する濃縮度をe1 およびe2 の2種類
としても全燃焼期間にわたり十分に局所出力ピーキング
係数を抑制することが可能である。この結果、濃縮度種
類数を2乃至3種類としても燃料設計が可能となること
が分った。(2) As shown in FIG. 4, by sufficiently lowering the enrichment at the four corner positions x 1 in FIG. 3a and by making the enrichment of the burnable poison-bearing fuel rod the same as the enrichment. To
Even if the enrichment used in the fuel assembly is two types, e 1 and e 2 , it is possible to sufficiently suppress the local output peaking coefficient over the entire combustion period. As a result, it has been found that the fuel can be designed even when the number of enrichment types is two or three.
(8) 可燃性毒物の位置については、第1列と第3列では
可燃性毒物の反応度減少速度が異なり、同一の濃縮度と
した場合第1列の位置のものの可燃性毒物の燃焼速度は
第3列の位置に比較して約30%速い。したがってこの2
つの位置の可燃性毒物の反応度を同時に無くするように
するためには第1列の位置のものの可燃性毒物の濃度を
第3列の位置の30%程度増加させるとよいことが分っ
た。(8) Regarding the position of the burnable poison, the burnup rate of the burnable poison at the position of the first row is different when the reactivity decrease rate of the burnable poison is different between the first row and the third row and the concentration is the same. Is about 30% faster than the position in the third row. Therefore this 2
In order to eliminate the reactivity of the burnable poison at one position at the same time, it was found that the concentration of the burnable poison at the position in the first row should be increased by about 30% of the position in the third row. .
(実施例) 本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) The Example of this invention is described with reference to drawings.
第1図および第2図により本発明の一実施例を説明す
る。第1図(a) は本発明の一実施例である燃料集合体の
燃料棒配置図であり、第2図は第1図(a) に示す燃料集
合体の横断面図である。第2図に示すように、本発明の
燃料集合体は燃料棒1を正方格子状に9行9列に配列
し、その中央に燃料棒9本分の領域に入る直径をもつ太
径ウォーターロッド2を配置し、これらを束ねてチャン
ネルボックス3により周囲を囲むことによって構成され
る。制御棒は十字型の制御棒シース4の内部に中性子吸
収棒5を配列して構成され、制御棒挿入時には燃料集合
体に近接して第2図に示すような配置となる。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 (a) is a fuel rod arrangement view of a fuel assembly which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view of the fuel assembly shown in FIG. 1 (a). As shown in FIG. 2, in the fuel assembly of the present invention, the fuel rods 1 are arranged in a square lattice in 9 rows and 9 columns, and a large diameter water rod having a diameter that fits in the region of 9 fuel rods in the center thereof. 2 are arranged, they are bundled, and the circumference is surrounded by the channel box 3. The control rod is constructed by arranging neutron absorbing rods 5 inside a cross-shaped control rod sheath 4, and when the control rod is inserted, it is arranged close to the fuel assembly as shown in FIG.
この燃料集合体の燃料棒配列は第1図(a) に示すように
なっている。このうちe1 およびe2 およびpで示す燃
料棒は可燃性毒物を含まず、e2 燃料は燃料集合体の4
コーナー位置にのみ配置される。 G1 , G2 は可燃性毒
物入りの燃料であり、 G1 はe2 に隣接する周辺部位置
に配列され、 G2 はウォーターロッド2に隣接する位置
に配置される。第1図(b) は第1図(a) に示される各燃
料棒の軸方向濃縮度分布である。e1 燃料の有効部の下
部 2/24の位置から22/24の位置までの中央部分のウラ
ン235 濃縮度e11は7.2w/oであり、上端 2/24および下
端 1/24は天然ウラン相当の濃縮度eN が使用される。
e2 燃料の有効部の下部 2/24の位置から22/24の位置
までの中央部分のウラン235 濃縮度e21は5.4w/oであ
り、上端 2/24および下端 1/24は天然ウラン相当の濃
縮度eN が使用される。p燃料は上端の 9/24の長さが
欠損させてある部分長燃料であり有効部の下端 2/24の
位置から15/24までの位置の中央部分のウラン235 濃縮
度epは5.4w/oであり、下端1/24は天然ウラン相当の濃縮
度eN が使用される。The fuel rod arrangement of this fuel assembly is as shown in FIG. 1 (a). Of these, the fuel rods designated by e 1 and e 2 and p do not contain burnable poisons, and the fuel e 2 is 4 of the fuel assembly.
It is placed only in the corner position. G 1 and G 2 are fuels containing burnable poisons, G 1 is arranged in a peripheral position adjacent to e 2 , and G 2 is arranged in a position adjacent to the water rod 2. FIG. 1 (b) is the axial enrichment distribution of each fuel rod shown in FIG. 1 (a). e 1 Fuel uranium 235 enrichment e 11 in the central part from the lower 2/24 position to the 22/24 position of the effective part e 11 is 7.2 w / o and the upper 2/24 and lower 1/24 natural uranium A considerable enrichment e N is used.
e 2 uranium 235 enrichment e 21 in the central part from the lower 2/24 position to the 22/24 position of the effective part of the fuel is 5.4 w / o, and the upper 2/24 and lower 1/24 are natural uranium. A considerable enrichment e N is used. p fuel is a partial length fuel with the length of 9/24 at the upper end missing, and the uranium 235 enrichment ep at the center of the effective region from the position of 2/24 to 15/24 is 5.4 w / o, and the lower end 1/24 uses the enrichment e N equivalent to natural uranium.
G1 燃料の有効部の下部 2/24の位置から22/24の位置
までの中央部分のウラン235 濃縮度eG1は5.4w/oであ
り、さらに可燃性毒物であるガドリニアの濃度g1 が1
0.5w/o となっている。上端 2/24および下端 1/24は
天然ウラン相当の濃縮度eN が使用されており、可燃性
毒物は含まれない。 G2 の有効部の下部 2/24の位置か
ら22/24の位置の中央部分のウラン235 濃縮度eG2は5.
4 w/o あり、さらに可燃性毒物であるガドリニアの濃度
g2 が8.0w/oとなっている。上端 2/24および下端 1/
24は天然ウラン相当の濃縮度eN が使用されており、可
燃性毒物は含まれない。The uranium 235 enrichment concentration e G1 of the central portion of the effective portion of the G 1 fuel from the lower 2/24 position to the 22/24 position is 5.4 w / o, and the gadolinia concentration g 1 which is a combustible poison is 1
It is 0.5w / o. The upper end 2/24 and the lower end 1/24 are enriched in natural uranium, e N , and do not contain burnable poisons. The uranium 235 enrichment e G2 of the central part of the effective part of G 2 from the lower 2/24 position to the 22/24 position is 5.
4 w / o, and the concentration g 2 of gadolinia, which is a burnable poison, is 8.0 w / o. Upper end 2/24 and lower end 1 /
No. 24 uses enrichment e N equivalent to natural uranium, and does not contain combustible poisons.
このような燃料棒濃縮度を使用すると、燃料集合体平均
で約5.7w/oの濃縮度となる。When such a fuel rod enrichment is used, the enrichment of the fuel assembly is about 5.7 w / o on average.
次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施例の燃料は高燃焼度,長期運転サイクルを目標と
して設計された燃料であり、次に示すような特性を示
す。The fuel of this example is a fuel designed for the purpose of high burnup and long-term operation cycle, and has the following characteristics.
すなわち、本実施例の燃料の局所出力ピーキング係数の
燃料変化(イ)は第7図に示すように従来例(ロ)と同
程度となっている。また第8図に示すように、 G1 , G
2 の局所出力ピーキング係数はほぼ同様の燃焼変化とな
っており、 G1 , G2 の可燃性毒物の毒物反応度はほぼ
同時期になくなっている。さらに、第9図に示すよう
に、本実施例の炉心の余剰反応度の燃焼変化(ハ)は運
転期間にわたって従来例(ニ)よりも平坦な特性を示
し、サイクル燃焼度も伸びる。また、燃料の上下端部分
にある天然ウランのブランケットによって垂直方向の中
性子の洩れが従来例より減少する。That is, the fuel change (a) in the local output peaking coefficient of the fuel of this embodiment is about the same as that of the conventional example (b) as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 8, G 1 , G
The local output peaking coefficient of 2 shows almost the same combustion change, and the toxic reactivity of the burnable poisons of G 1 and G 2 disappears at about the same time. Further, as shown in FIG. 9, the combustion change (c) of the excess reactivity of the core of the present example shows a flatter characteristic over the operating period than the conventional example (d), and the cycle burnup also extends. Further, the uranium blankets on the upper and lower ends of the fuel reduce neutron leakage in the vertical direction as compared with the conventional example.
上述したところから明らかなように、以下に本実施例の
効果を列挙する。As is clear from the above description, the effects of this embodiment are listed below.
(1) 濃縮度種類を2種類とし簡単化したにもかかわらず
局所出力ピーキング係数は従来の配列方式と同等かもし
くは低くできる。(1) The local output peaking coefficient can be equal to or lower than that of the conventional array method, even though the concentration type is simplified to two.
(2) 濃縮度種類を2種類とし簡単化したことによって燃
料製造工程が簡略化される。(2) The fuel production process is simplified by simplifying the two enrichment types.
(3) 濃縮度種類を2種類とし最高濃縮度の燃料棒本数を
増やしたことによって、最高濃縮度の値を従来方式に比
較して低下でき燃料製造時等の臨界管理がより容易とな
る。(3) By increasing the number of fuel rods with the highest enrichment with two enrichment types, the value of the highest enrichment can be reduced compared to the conventional method, and the criticality control during fuel production etc. becomes easier.
(4) 部分長燃料を採用することによって、集合体の圧損
を低下でき、炉心の制御特性が改善される。(4) By adopting the partial length fuel, the pressure loss of the assembly can be reduced and the control characteristics of the core are improved.
(5) 燃料上下端に天然ウランブランケットを採用したこ
とによって、炉心上下方向の中性子の洩れを減少でき、
燃料経済性を向上できる。(5) By using natural uranium blankets for the upper and lower ends of the fuel, neutron leakage in the vertical direction of the core can be reduced,
Fuel economy can be improved.
第10図(a) および(b) は本発明の第2の実施例を説明す
るもので、第10(a) はその燃料棒配置図、第10(b) 図は
同図(a) に示される燃料棒の軸方向濃縮度分布図であ
る。本実施例は濃縮度種類をe1 (5.2w/o),e2 (6.2w/
o),e3 (6.6w/o)の3種類とした例であり、第11図に示
すように本実施例の未燃焼時の局所出力ピーキング係数
の燃焼変化(ホ)は第1の実施例のその燃焼変化(ヘ)
より改善されている。また、この実施例では最高濃縮度
を第1の実施例よりさらに低下できており、燃料製造時
の臨界管理が容易になる。FIGS. 10 (a) and 10 (b) are for explaining the second embodiment of the present invention. FIG. 10 (a) is the fuel rod layout drawing and FIG. 10 (b) is the same drawing (a). FIG. 6 is an axial enrichment distribution map for the indicated fuel rods. In this embodiment, the concentration types are e 1 (5.2w / o) and e 2 (6.2w / o).
o) and e 3 (6.6 w / o), as shown in FIG. 11, the combustion change (e) of the local output peaking coefficient during unburning in this embodiment is the same as in the first embodiment. That combustion change of the example (f)
It has been improved. Further, in this embodiment, the maximum enrichment can be made lower than that in the first embodiment, which facilitates the criticality control during fuel production.
第12図(a) および(b) は本発明の第3の実施例を説明す
るもので、第12(a) はその燃料棒配置図、第12(b) 図は
同図(a) に示される燃料棒の軸方向濃縮度分布図であ
る。この実施例では最外周に可燃性毒物入り燃料棒を12
本、ウォーターロッド隣接位置に4本配置しており、ま
た濃縮度種類は第1の実施例と同様に2種類の濃縮度と
でき、局所出力を第1の実施例からさらに低下できる。FIGS. 12 (a) and 12 (b) are for explaining the third embodiment of the present invention. FIG. 12 (a) is its fuel rod arrangement drawing, and FIG. 12 (b) is shown in FIG. 12 (a). FIG. 6 is an axial enrichment distribution map for the indicated fuel rods. In this embodiment, 12 fuel rods containing burnable poison are provided at the outermost circumference.
The four rods are arranged adjacent to the water rod and the water rods are adjacent to each other, and two types of enrichment types can be used as in the first embodiment, and the local output can be further reduced from that of the first embodiment.
第13図(a) および(b) は本発明の第4の実施例を説明す
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例では可燃性毒物入り燃料棒
を最外周に4本、ウォーターロッド隣接位置に12本それ
ぞれ配置し、3種類の濃縮度で構成されている。この実
施例では最外周の可燃性毒物入り燃料棒を第1の実施例
より減らしている。このため可燃性毒物と制御棒の吸収
の干渉が減少して制御棒価値が第1の実施例より増加す
る。FIGS. 13 (a) and 13 (b) are for explaining a fourth embodiment of the present invention, and are a fuel rod arrangement diagram and a fuel rod axial enrichment distribution diagram, respectively. In this embodiment, four fuel rods containing combustible poisons are arranged at the outermost periphery and 12 fuel rods are arranged at positions adjacent to the water rod, respectively, so that the fuel rods are constituted by three kinds of enrichment. In this embodiment, the number of fuel rods containing burnable poisons on the outermost periphery is reduced as compared with the first embodiment. Therefore, the interference between the burnable poison and the absorption of the control rod is reduced, and the control rod value is increased as compared with the first embodiment.
第14図(a) および(b) は本発明の第5の実施例を説明す
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例は第1の実施例より低い燃
焼度の場合の設計例を示している。燃焼度が低い場合可
燃性毒物入り燃料棒本数を減少できるので、可燃性毒物
入り燃料棒を最外周のみに配列する設計が可能である。FIGS. 14 (a) and 14 (b) are for explaining the fifth embodiment of the present invention and are a fuel rod arrangement diagram and a fuel rod axial enrichment distribution diagram, respectively. This embodiment shows a design example in the case of lower burnup than the first embodiment. When the burnup is low, the number of burnable poison-bearing fuel rods can be reduced, so it is possible to design the burnable poison-bearing fuel rods to be arranged only on the outermost periphery.
第15図(a) および(b) は本発明の第6の実施例を説明す
るもので、それぞれ燃料棒配置図、燃料棒の軸方向濃縮
度分布図である。この実施例は第1の実施例より低い燃
焼度の場合の設計例を示している。燃焼度が低い場合可
燃性毒物入り燃料棒本数を減少できるのでウォーターロ
ッド周辺位置にのみ配列する設計が可能である。FIGS. 15 (a) and 15 (b) are for explaining the sixth embodiment of the present invention, and are a fuel rod arrangement diagram and a fuel rod axial enrichment distribution diagram, respectively. This embodiment shows a design example in the case of lower burnup than the first embodiment. When the burnup is low, the number of burnable poison-containing fuel rods can be reduced, so that it is possible to design the fuel rods to be arranged only at the water rod peripheral position.
第16図および第17図に第7の実施例を示す。この実施例
では第16図に示すような8行8列燃料に2行2列相当の
丸形のウォーターロッド8を持つ燃料集合体において適
応した場合について示している。第17図(a) および(b)
はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮度分
布図を示す。A seventh embodiment is shown in FIG. 16 and FIG. In this embodiment, the case is shown in which a fuel assembly having a round water rod 8 equivalent to 2 rows and 2 columns is applied to 8 rows and 8 columns fuel as shown in FIG. Figure 17 (a) and (b)
Shows the fuel rod arrangement and the axial enrichment distribution map of the fuel rods in this case.
第18図および第19図に第8の実施例を示す。この実施例
では第18図に示すような9行9列において中心のずれた
2行2列相当の丸形のウォーターロッド9を持つ燃料集
合体において適応した場合について示している。第19図
(a) および(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の
軸方向濃縮度分布図を示す。An eighth embodiment is shown in FIG. 18 and FIG. In this embodiment, a case is shown in which the present invention is applied to a fuel assembly having round water rods 9 of 9 rows and 9 columns and having a center offset of 2 rows and 2 columns as shown in FIG. Fig. 19
(a) and (b) show the fuel rod arrangement and axial enrichment distribution map of the fuel rod in this case.
第20図および第21図に第9の実施例を示す。この実施例
では第20図に示すような10行10列燃料において4行4列
相当の丸形ウォーターロッド10を持つ燃料集合体におい
て適応した場合について示している。第21図(a) および
(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮
度分布図を示す。A ninth embodiment is shown in FIGS. 20 and 21. This embodiment shows a case where the fuel assembly has a round water rod 10 corresponding to 4 rows and 4 columns in a 10 rows and 10 columns fuel as shown in FIG. Figure 21 (a) and
(b) shows the fuel rod arrangement and the axial enrichment distribution map of the fuel rod in this case.
第22図および第23図に第10の実施例を示す。この実施例
では第22図に示すような9行9列燃料において3行3列
相当の角型のウォーターロッド11を持つ燃料集合体にお
いて適応した場合について示している。第23図(a) およ
び(b) はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃
縮度分布図を示す。22 and 23 show a tenth embodiment. This embodiment shows a case where the present invention is applied to a fuel assembly having square water rods 11 corresponding to 3 rows and 3 columns in 9 rows and 9 columns fuel as shown in FIG. 23 (a) and 23 (b) show the fuel rod arrangement and the axial enrichment distribution map of the fuel rods in this case.
第24図および第25図に第11の実施例を示す。この実施例
では第24図に示すような9行9列燃料において3行3列
相当の丸形のウォーターロッド12および1行1列相当の
4本のウォーターロッド13を持つ燃料集合体において適
応した場合について示している。第25図(a) および(b)
はこの場合の燃料棒配置および燃料棒の軸方向濃縮度分
布図を示す。An eleventh embodiment is shown in FIGS. 24 and 25. This embodiment is applied to a fuel assembly having a round water rod 12 corresponding to 3 rows and 3 columns and four water rods 13 corresponding to 1 row and 1 column in a 9-row 9-column fuel as shown in FIG. The case is shown. Figure 25 (a) and (b)
Shows the fuel rod arrangement and the axial enrichment distribution map of the fuel rods in this case.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の原子炉用燃料集合体によ
ると以下のような優れた効果を奏する。[Effects of the Invention] As described above, according to the fuel assembly for a nuclear reactor of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
すなわち、可燃性毒物入りの燃料棒の配置を最適化した
ことによって、少数種類の濃縮度を使用しても十分集合
体の局所出力ピーキング係数を抑制できる。また、同時
に適切な余剰反応度を得るために必要な可燃性毒物入り
の燃料棒の本数を減らすことができる。そして、濃縮度
の種類を減らすことにより、最高濃縮度を下げることが
でき燃料製造時の臨界管理が容易になる。可燃性毒物入
りの燃料棒の配置によって可燃性毒物の濃度をその位置
によって適正化したことによって、集合体の燃焼に伴う
反応度変化を適切に制御でき、運転サイクル末期での可
燃性毒物の燃え残りを減らして燃料経済性を増すことが
できる。可燃性毒物入りの燃料棒の濃縮度を低くしたこ
とによって、可燃性毒物が燃焼した後も可燃性毒物入り
の燃料棒の局所出力ピーキング係数を抑制でき、燃料温
度を制限値以下とすることができるので燃料の健全性を
増すことができる。部分長燃料を採用することによっ
て、集合体の圧損を低下でき、炉心の制御特性が改善さ
れる。燃料上下端に天然ウランブランケットを採用した
ことによって、炉心上下方向の中性子の洩れを減少で
き、燃料経済性を向上できる。That is, by optimizing the arrangement of the fuel rods containing burnable poisons, the local output peaking coefficient of the assembly can be sufficiently suppressed even if a small number of enrichments are used. At the same time, it is possible to reduce the number of fuel rods containing burnable poisons necessary for obtaining an appropriate excess reactivity. By reducing the type of enrichment, the maximum enrichment can be lowered and the criticality control during fuel production becomes easier. By optimizing the concentration of the burnable poison by the position of the fuel rods containing burnable poison, the reactivity change due to the combustion of the assembly can be controlled appropriately, and the burn of burnable poison at the end of the operating cycle can be controlled. You can reduce the rest and increase fuel economy. By lowering the concentration of fuel rods containing burnable poison, the local output peaking coefficient of the fuel rod containing burnable poison can be suppressed even after the burnable poison has burned, and the fuel temperature can be kept below the limit value. As a result, the health of the fuel can be increased. By adopting the partial length fuel, the pressure loss of the assembly can be reduced and the control characteristics of the core are improved. By adopting natural uranium blankets for the upper and lower ends of the fuel, it is possible to reduce neutron leakage in the vertical direction of the core and improve fuel economy.
第1図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第1の実施例
の燃料棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第
2図は本発明が適用される9行9列,太径ウォーターロ
ッド燃料の断面図、第3図(a) および(b) はそれぞれ燃
料集合体内の燃料棒位置を示す図および燃料棒位置と可
燃性毒物入り燃料の反応度価値の関係を説明する図、第
4図は本発明による燃料棒配置の概念図、第5図は従来
の燃料棒配置の概念図、第6図は従来の燃料の局所出力
ピーキング係数燃焼変化を示す図、第7図は本発明と従
来の燃料の局所出力ピーキング係数燃焼変化を比較した
図、第8図は本発明の可燃性毒物入り燃料の局所出力ピ
ーキング係数燃焼変化を示す図、第9図は本発明の燃料
を装荷した炉心の余剰反応度月数変化を示す図、第10図
(a) および(b) はそれぞれ本発明の第2の実施例の燃料
棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第11図は
第2の実施例と第1の実施例の局所出力ピーキング係数
燃焼変化を比較した図、第12図(a) および(b) はそれぞ
れ本発明の第3の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の
軸方向濃縮度分布図、第13図(a) および(b) はそれぞれ
本発明の第4の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸
方向濃縮度分布図、第14図(a) および(b) はそれぞれ本
発明の第5の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸方
向濃縮度分布図、第15図(a) および(b) はそれぞれ本発
明の第6の実施例の燃料棒配置図および燃料棒の軸方向
濃縮度分布図、第16図,第17図(a) および(b) はそれぞ
れ本発明の第7の実施例の燃料棒配置の概念図,燃料棒
配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第18図,第
19図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第8の実施例の
燃料棒配置の概念図,燃料棒配置図および燃料棒の軸方
向濃縮度分布図、第20図,第21図(a) および(b) はそれ
ぞれ本発明の第9の実施例の燃料棒配置の概念図,燃料
棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図、第22図,
第23図(a) および(b) はそれぞれ本発明の第10の実施例
の燃料棒配置の概念図,燃料棒配置図および燃料棒の軸
方向濃縮度分布図、第24図,第25図(a) および(b) はそ
れぞれ本発明の第11の実施例の燃料棒配置の概念図,燃
料棒配置図および燃料棒の軸方向濃縮度分布図である。 1……燃料棒 2……ウォーターロッド 3……チャンネルボックス 4……制御棒シース 5……制御棒ボイズンチューブ 6……燃料ペレット 7……燃料被覆管 8……8行8列燃料のウォーターロッド 9……9行9列燃料の中心のずれたウォーターロッド 10……10行10列燃料のウォーターロッド 11……9行9列燃料の角形ウォーターロッド 12……9行9列燃料の太径ウォーターロッド 13……9行9列燃料のウォーターロッド1 (a) and 1 (b) are a fuel rod arrangement diagram and an axial enrichment distribution diagram of the fuel rod of the first embodiment of the present invention, respectively, and FIG. 2 is a 9 × 9 column to which the present invention is applied. , Cross section of large diameter water rod fuel, Fig.3 (a) and (b) show the fuel rod position in the fuel assembly, and the relationship between the fuel rod position and the reactivity value of burnable poisoned fuel FIG. 4, FIG. 4 is a conceptual diagram of fuel rod arrangement according to the present invention, FIG. 5 is a conceptual diagram of conventional fuel rod arrangement, FIG. 6 is a diagram showing local output peaking coefficient combustion change of conventional fuel, and FIG. The figure compares the local output peaking coefficient combustion change of the present invention and the conventional fuel, FIG. 8 shows the local output peaking coefficient combustion change of the fuel containing burnable poison of the present invention, and FIG. 9 shows the present invention. Figure 10: Changes in surplus reactivity months of the core loaded with fuel
(a) and (b) are a fuel rod arrangement diagram and a fuel rod axial enrichment distribution diagram, respectively, of the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a local view of the second and first embodiments. Figures comparing the output peaking coefficient combustion changes, Figures 12 (a) and (b) are the fuel rod arrangement diagram and the axial enrichment distribution diagram of the fuel rod of the third embodiment of the present invention, respectively. a) and (b) are the fuel rod arrangement diagram and the axial enrichment distribution diagram of the fuel rod of the fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 14 (a) and (b) are the fifth embodiment of the present invention, respectively. The fuel rod arrangement diagram and the fuel rod axial enrichment distribution diagram of the embodiment are shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), respectively, and the fuel rod arrangement diagram and the fuel rod axial enrichment of the sixth embodiment of the present invention are shown. FIG. 16, FIG. 16, FIG. 17 (a) and FIG. 17 (b) are a conceptual diagram of the fuel rod arrangement of the seventh embodiment of the present invention, a fuel rod arrangement diagram and an axial enrichment distribution of the fuel rods, respectively. , FIG. 18, the first
19 (a) and (b) are a conceptual view of the fuel rod arrangement, a fuel rod arrangement diagram, and an axial enrichment distribution diagram of the fuel rod of the eighth embodiment of the present invention, FIG. 20, FIG. a) and (b) are a conceptual view of the fuel rod arrangement of the ninth embodiment of the present invention, a fuel rod arrangement diagram and a fuel rod axial enrichment distribution diagram, FIG. 22,
23 (a) and 23 (b) are a conceptual view of the fuel rod arrangement of the tenth embodiment of the present invention, a fuel rod arrangement diagram and an axial enrichment distribution diagram of the fuel rods, FIGS. 24 and 25, respectively. (a) And (b) is the conceptual diagram of the fuel rod arrangement | positioning of the 11th Example of this invention, a fuel rod arrangement | positioning diagram, and the axial enrichment distribution map of a fuel rod, respectively. 1 …… Fuel rod 2 …… Water rod 3 …… Channel box 4 …… Control rod sheath 5 …… Control rod poison tube 6 …… Fuel pellet 7 …… Fuel cladding 8 …… 8 rows and 8 columns Fuel water Rod 9 …… 9 row 9 column Fuel center offset water rod 10 …… 10 row 10 column fuel water rod 11 …… 9 row 9 column fuel square water rod 12 …… 9 row 9 column fuel diameter Water rod 13 …… 9th row and 9th column Fuel water rod
Claims (5)
棒配列の中央位置に丸形ないし角形のウォーターロッド
1個または複数個配置し、これら配列の外周をチャンネ
ルボックスで囲むことによって構成される沸騰水型原子
炉用燃料集合体において、可燃性毒物を使用する燃料棒
を当該燃料集合体の4つのチャンネルに隣接した周辺位
置およびウォーターロッドに隣接した位置の一部に配置
し、チャンネルに隣接した位置の可燃性毒物濃度をウォ
ーターロッドに隣接した位置の可燃性毒物濃度より3割
以上高くし、集合体周辺位置に配置された可燃性毒物を
使用しない燃料棒のうち集合体周辺位置の可燃性毒物棒
に隣接してかつ4つの周辺のコーナー位置に配置されて
おらずかつ部分長燃料棒と隣接していない燃料棒の濃縮
度を集合体の濃縮度の平均濃縮度と同じかまたは高い濃
縮度とすることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合
体。1. A fuel cell array having a square lattice shape, wherein one or more round or square water rods are arranged at the central position of the fuel rod array, and the outer circumference of these arrays is surrounded by a channel box. In the fuel assembly for a boiling water reactor configured, a fuel rod using a burnable poison is arranged at a part of a peripheral position adjacent to the four channels of the fuel assembly and a position adjacent to the water rod, The burnable poison concentration in the position adjacent to the channel is set to be 30% or more higher than the burnable poison concentration in the position adjacent to the water rod, and the fuel rods around the assembly that do not use the burnable poison are placed around the fuel rod. The concentration of the fuel rods adjacent to the burnable poison rod in the position and not arranged in the four peripheral corner positions and not adjacent to the partial length fuel rods. Average enrichment equal to or higher enrichment and boiling water reactor fuel assembly, characterized by the.
235 濃縮度を使用することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。2. A fuel rod using a burnable poison is low uranium.
A boiling water reactor fuel assembly according to claim 1, characterized in that a concentration of 235 is used.
が欠けた4本または8本の部分長燃料棒を燃料の周辺位
置以外の位置に使用することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。3. The upper part 1/3 to 1/2 of the effective portion of the fuel rod.
The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1, characterized in that four or eight partial length fuel rods lacking in are used at positions other than the peripheral position of the fuel.
が欠けた4本または8本の部分長燃料棒には可燃性毒物
を使用しないことを特徴とする特許請求の範囲第5項記
載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。4. The upper part 1/3 to 1/2 of the effective portion of the fuel rod.
The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 5, wherein a combustible poison is not used for the four or eight partial length fuel rods lacking.
部 1/24ないし 2/24の部分に天然ウランないしそれよ
り低いウラン235 濃縮度の燃料を使用することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の沸騰水型原子炉用燃料
集合体。5. A natural uranium or lower uranium 235 enriched fuel is used in the upper 1/24 to 3/24 and lower 1/24 to 2/24 portions of the fuel rod. A fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278764A JPH0636049B2 (en) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | Fuel assembly for boiling water reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278764A JPH0636049B2 (en) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | Fuel assembly for boiling water reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133086A JPS63133086A (en) | 1988-06-04 |
| JPH0636049B2 true JPH0636049B2 (en) | 1994-05-11 |
Family
ID=17601859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61278764A Expired - Lifetime JPH0636049B2 (en) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | Fuel assembly for boiling water reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636049B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11728046B2 (en) * | 2018-03-30 | 2023-08-15 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Fuel assembly |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2804205B2 (en) * | 1992-09-18 | 1998-09-24 | 株式会社日立製作所 | Fuel assemblies and cores |
| JP4772743B2 (en) * | 2007-05-15 | 2011-09-14 | 株式会社東芝 | Criticality management method for nuclear fuel cycle facilities |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58216989A (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-16 | 株式会社東芝 | Fuel assembly |
-
1986
- 1986-11-25 JP JP61278764A patent/JPH0636049B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11728046B2 (en) * | 2018-03-30 | 2023-08-15 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Fuel assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS63133086A (en) | 1988-06-04 |
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