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JP3262723B2 - MOX fuel assembly and reactor core - Google Patents

MOX fuel assembly and reactor core

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Publication number
JP3262723B2
JP3262723B2 JP33095596A JP33095596A JP3262723B2 JP 3262723 B2 JP3262723 B2 JP 3262723B2 JP 33095596 A JP33095596 A JP 33095596A JP 33095596 A JP33095596 A JP 33095596A JP 3262723 B2 JP3262723 B2 JP 3262723B2
Authority
JP
Japan
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fuel
rod
rods
mox
fuel rods
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JP33095596A
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Inventor
秀充 嶋田
淳一 小山
肇男 青山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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

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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]

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉の
燃料集合体に係わり、特に、プルトニウムとウランの混
合酸化物を装荷したMOX燃料集合体及びそれを備えた
原子炉の炉心に関する。
The present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor, and more particularly to a MOX fuel assembly loaded with a mixed oxide of plutonium and uranium and a reactor core provided with the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子炉の炉心は、所定の期間(=1サイ
クル)運転を実施した後に停止され、装荷されている燃
料集合体の一部が取り出されて新しい燃料集合体と交換
される。この交換時の新しい燃料集合体の燃料装荷量
は、原子炉を1サイクルの間臨界に保つために必要な核
分裂性物質量が装荷されるように設定されるが、運転期
間の末期においてちょうど臨界になるように、あらかじ
め余剰に設定される。つまり、運転末期以外では、原子
炉は臨界を超過した状態となる。したがって、沸騰水型
原子炉の炉心では、燃料集合体間に挿入される制御棒と
燃料棒に添加される可燃性毒物とによって、この余分に
発生した中性子を吸収し、これにより運転期間を通じて
臨界状態を維持している。また、沸騰水型原子炉では、
核分裂で発生する熱を除熱する冷却材として軽水(以下
適宜、冷却水という)を用いている。ここで燃料集合体
間には、前述した制御棒の挿入のための空間が予め確保
してあり、この燃料集合体間の空間にも冷却水が流れ
る。燃料集合体内を流れる冷却水は原子炉で発生する大
部分の熱の除熱を行うが、燃料集合体間の空間を流れる
冷却水はあまり除熱を行わないので、これら2つの冷却
水は、沸騰による気泡を内在する程度が異なり、密度差
が生じる。ここで、このような冷却水は、中性子の減速
材としての役割も果たしており、水密度の大きな方が中
性子をより減速する性質をもつ。したがって、燃料集合
体間の空間を流れる冷却水の減速効果のほうが、除熱を
行っている燃料集合体内の冷却水の中性子減速効果より
も大きい。すなわち、燃料集合体間の空間を流れる冷却
水近傍のほうが、燃料集合体内の冷却水近傍よりも熱中
性子束が大きくなる。そして一般に、核分裂性物質は、
熱中性子束が大きいほうが反応を起こしやすいことか
ら、燃料集合体間の空間を流れる冷却水に近いチャンネ
ルボックス側は燃料棒の出力が比較的高くなり、チャン
ネルボックスより遠い内側は燃料棒の出力が比較的低く
なるという具合に燃料集合体内で出力分布が生じる。
2. Description of the Related Art A reactor core of a nuclear reactor is shut down after operation for a predetermined period (= 1 cycle), and a part of a loaded fuel assembly is taken out and replaced with a new fuel assembly. The fuel loading of the new fuel assembly during this exchange is set so that the amount of fissile material required to keep the reactor critical for one cycle is loaded, but at the end of the operation period, Is set in advance so that In other words, the reactor is in a state where the criticality is exceeded except at the end of operation. Therefore, in the core of the boiling water reactor, the control rods inserted between the fuel assemblies and the burnable poison added to the fuel rods absorb the extra neutrons generated, and as a result, the criticality is maintained throughout the operation period. The state is maintained. In a boiling water reactor,
Light water (hereinafter, appropriately referred to as cooling water) is used as a coolant for removing heat generated by fission. Here, a space for inserting the control rod described above is previously secured between the fuel assemblies, and cooling water also flows into the space between the fuel assemblies. The cooling water flowing in the fuel assembly removes most of the heat generated in the reactor, but the cooling water flowing in the space between the fuel assemblies does not remove much heat. The degree of the presence of bubbles due to boiling is different, resulting in a difference in density. Here, such cooling water also plays a role as a neutron moderator, and has a property that the neutron is further decelerated when the water density is higher. Therefore, the deceleration effect of the cooling water flowing through the space between the fuel assemblies is greater than the neutron deceleration effect of the cooling water in the fuel assembly from which heat is being removed. That is, the thermal neutron flux is larger near the cooling water flowing in the space between the fuel assemblies than near the cooling water in the fuel assemblies. And in general, fissile material
Since the larger the thermal neutron flux is, the more easily the reaction occurs, the output of the fuel rods is relatively high on the channel box side near the cooling water flowing through the space between the fuel assemblies, and the output of the fuel rods is far inside the channel box. A relatively low power distribution occurs within the fuel assembly.

【0003】一方、原子炉の炉心に関する重要な量とし
て、燃料棒の単位長さ当たりの出力を表す線出力密度が
ある。この線出力密度は、燃料集合体全体の絶対的な出
力値である「燃料集合体出力」と、燃料集合体内の各軸
方向位置における出力の相対的分布を表す「燃料集合体
の軸方向相対出力」と、各燃料棒ごとの相対的出力分布
を表す「燃料棒相対出力」の3つの量の積で表され、そ
の量の原子炉内での最大値が最大線出力密度となる。こ
の最大線出力密度が過大となり所定値を超えると、燃料
棒中心温度が上がりすぎて燃料棒ペレットが溶融するこ
ととなるので、最大線出力密度がなるべく小さい方がこ
の所定値に対して熱的に余裕のある状態となる。一般
に、燃料集合体設計においては、燃料棒ペレットを複数
種類用意して濃縮度分布を適宜設け、3因子の1つであ
る「燃料棒相対出力」の最大値を抑制することにより、
最大線出力密度を低減し、炉心として熱的な余裕を確保
している。
On the other hand, an important quantity related to the core of a nuclear reactor is a linear power density representing the power per unit length of a fuel rod. The linear power density is defined as “fuel assembly output” which is an absolute output value of the entire fuel assembly, and “fuel assembly axial relative value” representing the relative distribution of power at each axial position in the fuel assembly. The output is represented by the product of three quantities of "power output" and "fuel rod relative output" representing the relative power distribution of each fuel rod, and the maximum value of the quantity in the reactor is the maximum linear power density. If the maximum linear output density is excessive and exceeds a predetermined value, the fuel rod center temperature becomes too high and the fuel rod pellets are melted. It is in a state where there is room. In general, in fuel assembly design, a plurality of types of fuel rod pellets are prepared, an enrichment distribution is appropriately provided, and the maximum value of “fuel rod relative output” which is one of three factors is suppressed.
The maximum linear power density has been reduced, and a thermal margin has been secured for the core.

【0004】原子炉の炉心設計においては、上記の臨界
を維持することと熱的な余裕を確保することの両方がと
もに重要なことであり、それぞれ独立に考えることはで
きない。例えば、臨界を維持するために可燃性毒物入り
燃料棒を多数本用いたとすると、可燃性毒物入り燃料棒
の出力が低出力であることからそれ以外の燃料棒出力が
上昇し、炉心の熱的余裕が減少する。あるいは、臨界を
維持するために炉心内に多数本の制御棒を挿入したとす
ると、現在の炉心設計での主流であるコントロールセル
コア概念(=運転時に挿入される制御棒に隣接した燃料
集合体には、炉心内で比較的燃焼度の進んだ燃料集合体
を配置し、これにより、制御棒を引き抜いた後に、炉心
平均軸方向出力分布に与える影響を小さくする)に反す
ることとなり、好ましくない。したがって、前述したよ
うに、通常、臨界を維持するために、制御棒と可燃性毒
物とが併用される。
In the core design of a nuclear reactor, both maintaining the above criticality and securing a thermal margin are both important, and cannot be considered independently. For example, if a large number of burnable poison-containing fuel rods are used to maintain the criticality, the output of the burnable poison-containing fuel rods is low, so the output of the other fuel rods rises and the thermal power of the core increases. Margin is reduced. Alternatively, if a large number of control rods are inserted into the core in order to maintain the criticality, the control cell core concept (= fuel assembly adjacent to the control rod inserted during operation), which is the mainstream in the current core design, In this case, a fuel assembly having a relatively high burnup is arranged in the core, thereby reducing the influence on the core average axial power distribution after the control rod is pulled out. . Therefore, as described above, the control rod and the burnable poison are usually used in combination to maintain the criticality.

【0005】ここにおいて、従来の沸騰水型原子炉で
は、燃料として主にウランが用いられてきた。しかし、
近年、燃料資源の有効活用の観点から、ウランとプルト
ニウムの混合酸化物燃料(以下適宜、MOX燃料とい
う)を使用した原子炉が提唱されている。
[0005] Here, in the conventional boiling water reactor, uranium has been mainly used as fuel. But,
In recent years, from the viewpoint of effective utilization of fuel resources, a nuclear reactor using a mixed oxide fuel of uranium and plutonium (hereinafter, appropriately referred to as MOX fuel) has been proposed.

【0006】ここにおいて、プルトニウムのほうがウラ
ンよりも吸収断面積が大きいことから、プルトニウムと
可燃性毒物との吸収断面積の差は、ウランと可燃性毒物
との吸収断面積の差よりも小さくなる。すなわち、プル
トニウムと可燃性毒物とが並存する場合に可燃性毒物が
吸収する中性子割合は、ウランと可燃性毒物とが並存す
る場合に可燃性毒物が吸収する中性子割合よりも少なく
なる。したがって、MOX燃料を用いる原子炉では、可
燃性毒物の反応度抑制効果が小さくなるので、ウラン燃
料を用いる原子炉に比べて可燃性毒物入り燃料棒をより
多く用いなければならない。このことは、他の燃料棒の
出力を増大させる結果となり、熱的余裕を減少させる。
Here, since the absorption cross section of plutonium is larger than that of uranium, the difference in absorption cross section between plutonium and the burnable poison is smaller than the difference in absorption cross section between uranium and the burnable poison. . That is, the proportion of neutrons absorbed by the burnable poison when plutonium and the burnable poison coexist is smaller than the proportion of neutrons absorbed by the burnable poison when uranium and the burnable poison coexist. Therefore, in the reactor using the MOX fuel, the effect of suppressing the reactivity of the burnable poison becomes small, so that more fuel rods containing the burnable poison must be used than in the reactor using the uranium fuel. This results in an increase in the output of the other fuel rods and reduces the thermal margin.

【0007】このような問題を解決すべく、可燃性毒物
の効果を増大させた公知技術例として、例えば、特開昭
61−178693号公報や特開平7−301688号
公報がある。 特開昭61−178693号公報 この公知技術の図2及び図3には、正方格子状配列の制
御棒に面さない側の最外周部分と正方格子状配列の内側
部分とに、可燃性毒物入り燃料棒を配置する構造が開示
されている。 特開平7−301688号公報 この公知技術の図2には、正方格子状配列の4隅に隣接
する位置と、最外周部分における4隅から離れた中間位
置とに、可燃性毒物入り燃料棒を配置する構造が開示さ
れている。 上記公知技術においては、前述したように熱中性子
束が大きい正方格子状配列の最外周部分に可燃性毒物入
り燃料棒を配置することにより、可燃性毒物による熱中
性子吸収量を増加させている。
[0007] To solve such problems, examples of known techniques in which the effect of burnable poisons are increased include, for example, JP-A-61-178693 and JP-A-7-301688. JP-A-61-178693 FIG. 2 and FIG. 3 of this prior art show that a combustible poison is placed on the outermost peripheral portion on the side not facing the control rods in the square lattice arrangement and on the inner part of the square lattice arrangement. A structure for disposing fuel rods is disclosed. JP-A-7-301688 discloses a fuel rod containing a burnable poison at positions adjacent to four corners of a square lattice arrangement and at intermediate positions away from the four corners in the outermost peripheral portion. A configuration to dispose is disclosed. In the above-described known technique, as described above, the amount of thermal neutrons absorbed by the burnable poison is increased by arranging the burnable poison-containing fuel rods on the outermost peripheral portion of the square lattice array having a large thermal neutron flux.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記公知技術には、以
下の課題が存在する。すなわち、MOX燃料を用いる燃
料集合体(以下適宜、MOX燃料集合体という)では、
燃料集合体設計の簡素化の観点から、燃料棒のペレット
種類数の減少が望まれている。しかしながら、上記公知
技術においては、可燃性毒物入り燃料棒を、熱中性子
束が大きく異なる正方格子状配列の4隅と内側部分との
両方に配置することから、ウラン濃縮度又は可燃性毒物
濃度の違う複数種類の可燃性毒物入り燃料棒が用いられ
ている。つまり、可燃性毒物入り燃料棒のペレット種類
数を1種類とすることはできない。
The above-mentioned known techniques have the following problems. That is, in a fuel assembly using MOX fuel (hereinafter referred to as MOX fuel assembly as appropriate)
From the viewpoint of simplification of fuel assembly design, it is desired to reduce the number of types of fuel rod pellets. However, in the above-mentioned known art, the fuel rods containing burnable poisons are arranged at both the four corners and the inner part of the square lattice array in which the thermal neutron flux differs greatly, so that the uranium enrichment or burnable poison concentration can be reduced. Different types of burnable poisoned fuel rods are used. That is, the number of types of pellets of burnable poison-containing fuel rods cannot be reduced to one.

【0009】一方、上記公知技術においては、可燃性
毒物入り燃料棒における可燃性毒物濃度は、1種類であ
るかどうかは特に示されていない。しかしながら、正方
格子状配列の4隅に隣接する位置の可燃性毒物入り燃料
棒(以下適宜、隅側燃料棒という)において可燃性毒物
が短時間で燃え尽きるのを防ぐためには可燃性毒物濃度
をある程度高くしなければならない。そして、もしこの
濃度と、最外周部分における4隅から離れた熱中性子束
が小さい中間位置の可燃性毒物入り燃料棒(以下適宜、
中間燃料棒という)の可燃性毒物濃度とを同一とする
と、中間燃料棒では可燃性毒物が燃焼末期まで燃え残る
こととなり、中性子の無駄な吸収が発生することとな
る。以上のように、隅側燃料棒と中間燃料棒との可燃性
毒物濃度を同一として可燃性毒物入り燃料棒のペレット
種類数を1種類に低減すると、中性子の有効利用を阻害
するという課題がある。またこのとき、この公知技術
においては、9行9列の正方格子状配列の最外周部分に
ある燃料棒の並びが形成する外周側4辺に、1辺あたり
3本の可燃性毒物入り燃料棒が配置されている。しか
し、外周側4辺のうち2辺(図2では上辺と左辺)は制
御棒と近接する位置であるので、可燃性毒物入り燃料棒
の本数が多いと、制御棒を挿入したときの中性子吸収効
果が薄れて制御棒価値が減少するという課題もある。
[0009] On the other hand, in the above-mentioned known art, it is not particularly indicated whether or not the burnable poison concentration in the fuel rod containing burnable poison is one type. However, in order to prevent burnable poisons from burning out in a short time in the fuel rods containing burnable poisons (hereinafter appropriately referred to as corner fuel rods) at positions adjacent to the four corners of the square lattice arrangement, the burnable poison concentration must be reduced to some extent. Must be higher. Then, if the concentration and the burnable poison-containing fuel rod at the intermediate position where the thermal neutron flux is small from the four corners in the outermost peripheral portion (hereinafter, as appropriate,
If the burnable poison concentration of the intermediate fuel rod is the same, the burnable poison remains unburned in the intermediate fuel rod until the end of combustion, and wasteful neutron absorption occurs. As described above, reducing the number of pellet types of burnable poison-containing fuel rods to one by setting the burnable poison concentration of the corner side fuel rod and the intermediate fuel rod to be the same causes a problem that neutrons are effectively used. . Further, at this time, in this known technique, three burnable poison-containing fuel rods per side are formed on the four outer peripheral sides formed by the arrangement of fuel rods at the outermost peripheral portion of the 9 × 9 square lattice array. Is arranged. However, since two sides (upper side and left side in FIG. 2) of the four outer peripheral sides are close to the control rod, if the number of burnable poison-containing fuel rods is large, the neutron absorption when the control rod is inserted is increased. There is also a problem that the effect is reduced and the control rod value is reduced.

【0010】なお、上述したように、単に燃料棒ペレッ
トの種類数を減少し濃度分布を少なくすることは燃料棒
相対出力の最大値を増大させて最大線出力密度を増加さ
せ、ひいては熱的余裕を低減することとなるので、これ
を防止することにも配慮が必要である。
As described above, simply decreasing the number of types of fuel rod pellets and decreasing the concentration distribution increases the maximum value of the relative output of the fuel rods, thereby increasing the maximum linear power density, and thus the thermal margin. Therefore, care must be taken to prevent this.

【0011】本発明の第1の目的は、熱的余裕を確保し
つつ、可燃性毒物入り燃料棒のペレット種類数を1種類
とすることができるMOX燃料集合体及び原子炉の炉心
を提供することにある。本発明の第2の目的は、中性子
の有効利用を阻害することなく、可燃性毒物入り燃料棒
のペレット種類数を1種類とすることができるMOX燃
料集合体及び原子炉の炉心を提供することにある。本発
明の第3の目的は、制御棒価値を減少させることなく、
可燃性毒物入り燃料棒のペレット種類数を1種類とする
ことができるMOX燃料集合体及び原子炉の炉心を提供
することにある。
A first object of the present invention is to provide a MOX fuel assembly and a nuclear reactor core capable of reducing the number of types of pellets of burnable poison-containing fuel rods to one while securing a thermal margin. It is in. A second object of the present invention is to provide a MOX fuel assembly and a nuclear reactor core capable of reducing the number of types of pellets of burnable poison-containing fuel rods to one without hindering effective utilization of neutrons. It is in. A third object of the present invention is to reduce the control rod value without reducing
An object of the present invention is to provide a MOX fuel assembly and a reactor core in which the number of types of pellets of burnable poison-containing fuel rods can be one.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記第1及び第2の目的
を達成するために、本発明によれば、ウランとプルトニ
ウムの混合酸化物を充填したMOX燃料棒及びウラン酸
化物を充填したウラン燃料棒のうち、少なくとも前記M
OX燃料棒を含む複数本の燃料棒と、少なくとも1本の
水ロッドとを、N行N列の正方格子状配列中に配置し、
前記複数本の燃料棒のうち一部を、可燃性毒物が添加さ
れた可燃性毒物入り燃料棒とし、前記水ロッドを、前記
正方格子状配列中の中央部近傍に配置したMOX燃料集
合体において、前記正方格子状配列の最外周部分にある
燃料棒の並びが形成する外周側4辺のうち、前記水ロッ
ドが占める格子位置と行及び列のいずれか一方が同じで
ある格子位置のすべてに前記可燃性毒物入り燃料棒を配
するとともに、前記外周側4辺以外の格子位置には、
前記可燃性毒物が添加されない燃料棒を配置したことを
特徴とするMOX燃料集合体が提供される。また上記第
1及び第3の目的を達成するために、本発明によれば、
ウランとプルトニウムの混合酸化物を充填したMOX燃
料棒及びウラン酸化物を充填したウラン燃料棒のうち、
少なくとも前記MOX燃料棒を含む複数本の燃料棒と、
少なくとも1本の水ロッドとを、N行N列の正方格子状
配列中に配置し、前記複数本の燃料棒のうち一部を、可
燃性毒物が添加された可燃性毒物入り燃料棒とし、前記
水ロッドを、前記正方格子状配列中の中央部近傍に配置
したMOX燃料集合体において、燃料集合体内部を制御
棒側領域と反制御棒側領域とに2分したとき、前記反制
御棒側領域では、前記正方格子状配列の最外周部分にあ
る燃料棒の並びが形成する外周側4辺のうち、前記水ロ
ッドが占める格子位置と行及び列のいずれか一方が同じ
である格子位置のすべてに前記可燃性毒物入り燃料棒を
配置するとともに、前記外周側4辺以外の格子位置に
は、前記可燃性毒物が添加されない燃料棒を配置し、前
記制御棒側領域では、前記外周側4辺のうち前記水ロッ
ドが占める格子位置と行及び列のいずれか一方が同じで
ある格子位置に1辺あたり少なくとも1本の前記可燃性
毒物入り燃料棒を配置するとともに、前記外周側4辺よ
り内周側の領域に少なくとも1本の前記可燃性毒物入り
燃料棒を配置したことを特徴とするMOX燃料集合体が
提供される。すなわち、可燃性毒物の反応度抑制効果は
熱中性子束が大きい格子位置ほど高くなるので、正方格
子状配列の最外周部分は内側よりも効果が高く、さらに
最外周部分の中でも4隅に近いほど高くなる。このと
き、最外周部分の各格子位置における熱中性子束の分布
は、4隅から離れた中央部近傍の格子位置ではあまり変
わらないが、4隅に近づくほど急激に増大する。したが
って、4隅近傍は反応度抑制効果を最大限高めることが
できるものの、同一可燃性毒物濃度の同一種類ペレット
からなる燃料棒を複数本配置することを考える場合に
は、以下のような不都合を生じる。すなわち、例えば4
隅とその隣接位置では熱中性子束が大きく異なり、可燃
性毒物の燃焼期間に大きな差が生じるが、可燃性毒物濃
度を4隅隣接位置に適した濃度に統一すると4隅におい
て早期に毒物が燃えきってしまい、反応度抑制が不十分
となる。したがって、可燃性毒物濃度は4隅に適した濃
度に合わせざるを得ないが、その場合には逆に隣接位置
での毒物が燃焼末期まで燃え残って不要な吸収が生じ、
かえって中性子の有効利用を妨げる。そこで本発明にお
いては、まず一つの手段として、最外周部分の4辺のう
ち水ロッドと行又は列が同じすべての格子位置、すなわ
ち中央部近傍の複数箇所にのみ可燃性毒物入り燃料棒を
配置する。上記したように最外周部分は毒物による反応
度抑制効果が比較的高く、しかも中央部近傍の格子位置
は熱中性子束分布があまり変わらないので、前述したよ
うな毒物の燃え残りによる不都合がほとんど発生しな
い。したがって、中性子の有効利用を図りつつ、可燃性
毒物入り燃料棒のペレット種類を1種類とする構成を実
現可能とすることができる。一方、上記の手段では、4
辺のうち水ロッドと行又は列が同じすべての格子位置に
可燃性毒物入り燃料棒が配置されることから、最外周部
分の4辺のうち制御棒側の2辺において制御棒を挿入し
たときの中性子吸収効果が薄れて制御棒価値が減少する
懸念がある。そこで本発明においては、もう1つの手段
として、燃料集合体内部の反制御棒側領域においては外
周側4辺のうち水ロッドが占める格子位置と行及び列の
いずれか一方が同じである格子位置のすべてに可燃性毒
物入り燃料棒を配置するとともに、制御棒側領域におい
ては外周側4辺のうち水ロッドと行又は列が同じ格子位
置に可燃性毒物入り燃料棒を少なくとも1本配置すると
ともに、外周側4辺より内周側にも可燃性毒物入り燃料
棒を配置する。すなわち、外周側4辺のうち4隅から離
れた中央部近傍の格子位置は、外周側4辺の中では最も
熱中性子束が低く、外周側4辺より内周側の領域におけ
る熱中性子束との差はそれほど大きくない。したがっ
て、外周側4辺の中央部分近傍と内周側領域との両方に
可燃性毒物入り燃料棒を配置することにより、熱中性子
束の差による毒物の燃え残りによる不都合の発生を最小
限にするとともに外周側4辺の可燃性毒物入り燃料棒本
数を低減して制御棒価値の減少を防止しつつ、可燃性毒
物入り燃料棒のペレット種類を1種類とする構成を実現
可能とすることができる。なお、上記いずれの手段にお
いても、外周側4辺における可燃性毒物入り燃料棒より
4隅側格子位置に、可燃性毒物入り燃料棒よりも低富化
度又は低濃縮度の燃料棒を適宜配置することにより、最
大線出力密度を低減して熱的余裕を確保することができ
る。さらに、一般に、燃料集合体においては、燃焼初期
には最外周燃料棒の燃焼が比較的進行するため、燃焼後
期では内側燃料棒の出力が大きくなる。ここで、本実施
形態においては、外周側4辺にある燃料棒に可燃性毒物
を添加することで燃焼初期における出力を抑制できその
分これらの富化度をあらかじめ増加できるので、そのほ
かの格子位置すなわち外周側4辺の4隅付近や外周側4
辺より内側部分の富化度を減少させることができる。し
たがって、燃焼初期や燃焼後期における最大線出力密度
を低減し、さらに熱的余裕を向上することができる。
According to the present invention, a MOX fuel rod filled with a mixed oxide of uranium and plutonium and a uranium filled with uranium oxide are provided. At least M of the fuel rods
A plurality of fuel rods, including OX fuel rods, and at least one water rod are arranged in a square grid arrangement of N rows and N columns,
In the MOX fuel assembly, a part of the plurality of fuel rods is a burnable poison-containing fuel rod to which a burnable poison is added, and the water rod is arranged near a central portion in the square lattice array. Of the four outer peripheral sides formed by the arrangement of the fuel rods in the outermost peripheral portion of the square lattice arrangement, all of the lattice positions occupied by the water rods and at least one of the rows and columns are the same. While arranging the burnable poison-containing fuel rods, at the grid positions other than the outer four sides,
A MOX fuel assembly is provided, wherein fuel rods to which the burnable poison is not added are arranged . According to the present invention, in order to achieve the first and third objects,
Of the MOX fuel rod filled with the mixed oxide of uranium and plutonium and the uranium fuel rod filled with the uranium oxide,
A plurality of fuel rods including at least the MOX fuel rod;
At least one water rod is arranged in a square grid arrangement of N rows and N columns, and a part of the plurality of fuel rods is a burnable poison-containing fuel rod to which burnable poison is added, In the MOX fuel assembly in which the water rods are arranged near the center in the square lattice arrangement, the inside of the fuel assembly is controlled.
When the rod side area and the counter control rod side area are divided into two,
In the rod side area, the outermost peripheral portion of the square lattice
Of the four sides on the outer peripheral side formed by the row of fuel rods,
Grid position occupies the same row and column
The burnable poisoned fuel rods are placed at all grid positions
And at the grid positions other than the four sides on the outer circumference
Arrange a fuel rod to which the burnable poison is not added,
Serial The control rod side area, at least one of said burnable poison containing per side one of the grid positions and row and column where the outer peripheral side four sides No Chi before Kisui rod occupied lattice positions is the same with arranging the fuel rods, MOX fuel assembly, characterized in that a said burnable poison containing fuel rod of the one even without least in the region of the inner peripheral side than the outer peripheral side four sides is provided. That is, the reactivity suppression effect of the burnable poison becomes higher at the lattice position where the thermal neutron flux is larger, so that the outermost part of the square lattice arrangement is more effective than the inner part, and the outermost part is closer to the four corners among the outermost parts. Get higher. At this time, the distribution of the thermal neutron flux at each lattice position in the outermost peripheral portion does not change much at the lattice positions near the central portion away from the four corners, but increases sharply as it approaches the four corners. Therefore, although the reactivity suppression effect can be maximized in the vicinity of the four corners, the following inconvenience is considered when arranging a plurality of fuel rods made of the same type of pellet having the same burnable poison concentration. Occurs. That is, for example, 4
The thermal neutron flux greatly differs between the corner and the adjacent position, causing a large difference in the burning period of the burnable poison. However, if the concentration of the burnable poison is unified to the concentration suitable for the position adjacent to the four corners, the poison burns at the four corners early. And the suppression of the reactivity becomes insufficient. Therefore, the concentration of the burnable poison must be adjusted to a concentration suitable for the four corners. In this case, however, the poison at the adjacent position remains unburned until the end of combustion, causing unnecessary absorption,
On the contrary, it hinders the effective use of neutrons. Therefore, in the present invention, first, as one means, among the four sides of the outermost peripheral portion, the fuel rods containing burnable poisons are arranged only at all the grid positions in which the rows or columns are the same as the water rods, that is, only at a plurality of positions near the center. I do. As described above, the effect of suppressing the reactivity by the poison is relatively high in the outermost part, and the thermal neutron flux distribution does not change much at the lattice position near the center, so that the inconvenience caused by the unburned poison as described above almost occurs. do not do. Therefore, it is possible to realize a configuration in which the fuel rod containing the burnable poison has only one kind of pellets while effectively utilizing the neutrons. On the other hand, in the above means, 4
Since the burnable poison-containing fuel rods are arranged in all the grid positions where the rows or columns are the same as the water rods, the control rods are inserted in two of the outermost peripheral sides on the control rod side. There is a concern that the neutron absorption effect of the gas will weaken and the control rod value will decrease. Therefore, in the present invention, as another means , the outside in the region opposite to the control rod inside the fuel assembly is provided.
The grid position occupied by the water rod and the row and column
Burnable poison at all grid positions where either one is the same
In addition to placing fuel rods containing
At least one burnable poison-containing fuel rod is arranged at the same grid position as the water rod or row in the four outer peripheral sides, and the burnable poison-containing fuel rod is also disposed on the inner peripheral side from the four outer peripheral sides. Deploy. That is, the lattice position in the vicinity of the central part, which is distant from the four corners, of the four outer peripheral sides has the lowest thermal neutron flux among the four outer peripheral sides, and the thermal neutron flux in the area on the inner peripheral side of the four outer peripheral sides. The difference is not so large. Therefore, by arranging the burnable poison-containing fuel rods in both the vicinity of the central portion of the four outer peripheral sides and the inner peripheral region, the occurrence of inconvenience due to unburned poison due to the difference in thermal neutron flux is minimized. At the same time, it is possible to reduce the number of burnable poison-containing fuel rods on the four sides on the outer peripheral side to prevent a reduction in the value of control rods, and to realize a configuration in which one kind of burnable poison-containing fuel rod pellets is used. . In any of the above means, fuel rods with a lower enrichment or a lower enrichment than the burnable poison-containing fuel rods are appropriately disposed at the four corners of the fuel rods containing the burnable poison on the outer four sides. By doing so, it is possible to reduce the maximum linear output density and secure a thermal margin. Further, in general, in the fuel assembly, the combustion of the outermost fuel rods relatively progresses in the early stage of combustion, so that the output of the inner fuel rods increases in the latter stage of combustion. Here, in the present embodiment, by adding burnable poisons to the fuel rods on the four sides on the outer peripheral side, the output in the initial stage of combustion can be suppressed, and the enrichment can be increased by that amount. That is, around the four corners of the four sides on the outer periphery,
It is possible to reduce the degree of enrichment in a portion inside the side. Therefore, it is possible to reduce the maximum linear output density in the initial stage and the later stage of the combustion, and to further improve the thermal margin.

【0013】また上記第1及び第2又は第3の目的を達
成するために、本発明によれば、ウランとプルトニウム
の混合酸化物を充填したMOX燃料棒及びウラン酸化物
を充填したウラン燃料棒のうち、少なくとも前記MOX
燃料棒を含む複数本の燃料棒と、少なくとも1本の水ロ
ッドとを、N行N列の正方格子状配列中に配置し、前記
複数本の燃料棒のうち一部を、可燃性毒物が添加された
可燃性毒物入り燃料棒とし、前記水ロッドを、前記正方
格子状配列中の中央部近傍に配置したMOX燃料集合体
において、前記正方格子状配列の最外周部分にある燃料
棒の並びが形成する外周側4辺のうち、前記水ロッドが
占める格子位置と行及び列のいずれか一方が同じである
格子位置に、1辺あたり少なくとも1本の前記可燃性毒
物入り燃料棒を配置し、前記外周側4辺より内周側の領
域に、少なくとも1本の前記可燃性毒物入り燃料棒を配
置し、前記外周側4辺は、それぞれに備えられる前記可
燃性毒物入り燃料棒の本数が互いに異なる隣り合う2辺
を少なくとも1組含んでいることを特徴とするMOX燃
料集合体が提供される。
The first and second or third objects are achieved.
According to the present invention, uranium and plutonium
Fuel rods and uranium oxide filled with mixed oxides of uranium
Of the uranium fuel rods filled with
A plurality of fuel rods, including fuel rods, and at least one water rod;
And N are arranged in a square lattice arrangement of N rows and N columns,
Burnable poison was added to some of the fuel rods
A fuel rod containing a burnable poison, wherein the water rod is
MOX fuel assemblies located near the center in a grid array
The fuel in the outermost peripheral portion of the square lattice arrangement
Of the four outer peripheral sides formed by the row of rods, the water rod is
The grid position occupied and either row or column are the same
At least one burnable poison per side at the grid position
A fuel rod with a material is arranged, and the area on the inner side from the four sides on the outer side is arranged.
Area, at least one fuel rod containing the burnable poison is provided.
The MOX fuel assembly is provided , wherein the four outer peripheral sides include at least one pair of two adjacent sides each having a different number of the burnable poison-containing fuel rods. .

【0014】また好ましくは、上記MOX燃料集合体に
おいて、前記燃料棒は複数本の前記ウラン燃料棒を含
み、前記可燃性毒物入り燃料棒のすべては該ウラン燃料
棒であることを特徴とするMOX燃料集合体が提供され
る。すなわち、可燃性毒物をウラン燃料棒に添加するこ
とは、現在の軽水炉で行われている技術であるため、可
燃性毒物をMOX燃料棒に添加するよりも容易な技術で
ある。
Preferably, in the above MOX fuel assembly, the fuel rods include a plurality of the uranium fuel rods, and all of the burnable poison-containing fuel rods are the uranium fuel rods. A fuel assembly is provided. In other words, adding burnable poisons to uranium fuel rods is a technique that is currently used in light water reactors, and is therefore easier than adding burnable poisons to MOX fuel rods.

【0015】また好ましくは、上記MOX燃料集合体に
おいて、前記可燃性毒物入り燃料棒のすべては前記MO
X燃料棒であることを特徴とするMOX燃料集合体が提
供される。これにより、ウラン酸化物燃料を減少できる
ので、燃料集合体1体のプルトニウム装荷量を増大する
ことができる。つまり、ある量のプルトニウムから製造
するMOX燃料集合体の数を低減できる。このことによ
り、輸送するMOX燃料集合体の数を低減できる。
Preferably, in the above MOX fuel assembly, all of the burnable poison-containing fuel rods are formed of the MOX fuel rod.
An MOX fuel assembly is provided which is an X fuel rod. As a result, the amount of uranium oxide fuel can be reduced, so that the amount of plutonium loaded in one fuel assembly can be increased. That is, the number of MOX fuel assemblies manufactured from a certain amount of plutonium can be reduced. Thereby, the number of MOX fuel assemblies to be transported can be reduced.

【0016】また好ましくは、前記MOX燃料集合体に
おいて、すべての前記可燃性毒物入り燃料棒は、可燃性
毒物濃度が互いに等しく、かつプルトニウム富化度が互
いに等しいことを特徴とするMOX燃料集合体が提供さ
れる。
Preferably, in the MOX fuel assembly, all the burnable poison-containing fuel rods have the same burnable poison concentration and the same plutonium enrichment. Is provided.

【0017】また上記第1〜第3の目的を達成するため
に、本発明によれば、核分裂性物質が充填された複数の
燃料棒をそれぞれ装荷した複数の燃料集合体と、前記燃
料集合体の間に挿入される少なくとも1つの制御棒と、
計測手段をそれぞれ備えた複数の炉内計装管とを有する
原子炉の炉心において、前記複数の燃料集合体は、上記
MOX燃料集合体を含むことを特徴とする原子炉の炉心
が提供される。
According to the present invention, in order to achieve the first to third objects, a plurality of fuel assemblies each loaded with a plurality of fuel rods filled with fissile material; At least one control rod inserted between;
In a reactor core having a plurality of in-core instrumentation tubes each provided with a measuring means, the plurality of fuel assemblies include the MOX fuel assembly, and the reactor core is provided. .

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。以下説明する実施形態はいずれ
も、図2に横断面が示されるような一般的な炉心、すな
わち、核分裂性物質が充填された複数の燃料棒503及
び水ロッド504をそれぞれ装荷した複数の燃料集合体
500と、燃料集合体500の間に挿入される少なくと
も1つの制御棒501と、計測手段をそれぞれ備えた複
数の炉内計装管(図示せず)とを有する沸騰水型原子炉
の炉心に適用されるものである。本発明の第1の実施形
態を図1及び図2により説明する。図1は、本実施形態
によるMOX燃料集合体の構造を表す横断面図である。
この図1において、MOX燃料集合体は、ウランとプル
トニウムの混合酸化物を充填した74本のMOX燃料棒
3と、MOX燃料棒3の7本分のスペースに配置された
2本の水ロッド4とを、9行9列(I行〜IX行及び列
〜列)の正方格子状に配列し、その周囲をチャンネル
ボックス2で取り囲んで構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each of the embodiments described below has a general core whose cross section is shown in FIG. 2, that is, a plurality of fuel assemblies each loaded with a plurality of fuel rods 503 and water rods 504 filled with fissile material. A core of a boiling water reactor having a body 500, at least one control rod 501 inserted between the fuel assemblies 500, and a plurality of in-core instrumentation tubes (not shown) each provided with measuring means. It is applied to. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of the MOX fuel assembly according to the present embodiment.
In FIG. 1, the MOX fuel assembly includes 74 MOX fuel rods 3 filled with a mixed oxide of uranium and plutonium, and two water rods 4 arranged in a space for seven MOX fuel rods 3. Are arranged in a square grid of 9 rows and 9 columns (I rows to IX rows and columns to columns), and are surrounded by a channel box 2.

【0019】2本の水ロッド4,4は、9行9列の正方
格子状配列のうち中央部近傍に配置されている。
The two water rods 4, 4 are arranged in the vicinity of the center of the square grid arrangement of 9 rows and 9 columns.

【0020】MOX燃料棒3は、ペレットに含まれる核
分裂性物質の重量割合(=核分裂性物質重量が全燃料重
量中に占める割合、以下適宜「富化度」という)が互い
に異なる3種類が配置されており、それぞれ燃料棒番号
A1,B1,C1で表す。これら3つの燃料棒番号は、
A1>C1>B1>の順にMOX燃料棒3の富化度が高
いことを表している。このとき、燃料集合体横断面平均
(すなわち全ての燃料棒の平均)の核分裂性物質重量割
合に対し、燃料棒番号A1,C1のMOX燃料棒3の富
化度はこれより高く、燃料棒番号B1のMOX燃料棒3
の富化度はこれより低くなっている。なお、富化度が3
つの中間であるMOX燃料棒3(燃料棒番号C1)に
は、可燃性毒物(例えばガドリニア)が添加されてい
る。
The MOX fuel rods 3 are arranged in three types in which the weight ratio of the fissile material contained in the pellets (= the ratio of the weight of the fissile material to the total fuel weight, hereinafter referred to as “enrichment” as appropriate) is different. And are represented by fuel rod numbers A1, B1, and C1, respectively. These three fuel rod numbers are
It shows that the enrichment of the MOX fuel rod 3 is higher in the order of A1>C1>B1>. At this time, the enrichment of the MOX fuel rods 3 of the fuel rod numbers A1 and C1 is higher than the fissile material weight ratio of the average of the cross section of the fuel assembly (that is, the average of all the fuel rods). MOX fuel rod 3 of B1
Has a lower enrichment. The enrichment degree is 3
A burnable poison (for example, gadolinia) is added to the MOX fuel rod 3 (fuel rod number C1) which is an intermediate between the two.

【0021】このようなMOX燃料棒3は、各燃料棒番
号ごとに、A1が42本、B1が20本、C1が12
本、それぞれ図示のように配置されている。すなわち、
9行9列の格子状配列の最外周部分にある燃料棒の並び
が形成する外周側4辺(I行列〜列、IX行列〜
列、列I行〜IX行、列I行〜IX行)のうち、水ロッ
ドが占める格子位置と行又は列が同じである格子位置の
すべて(I行列〜列、IX行列〜列、列IV行〜
VI行、列IV行〜VI行)に、12本の可燃性毒物入りの
MOX燃料棒3(燃料棒番号C1)を配置し、外周側4
辺のそれ以外の格子位置には最も富化度が低いMOX燃
料棒3(燃料棒番号B1)を配置している。
The MOX fuel rods 3 have 42 A1, 20 B1, and 12 C1 for each fuel rod number.
Books are arranged as shown. That is,
Four sides on the outer peripheral side formed by the arrangement of fuel rods at the outermost peripheral portion of the 9 × 9 grid array (I matrix to column, IX matrix to
Of the columns, columns I to IX, columns I to IX, all of the grid positions where the rows or columns are the same as the grid position occupied by the water rod (I matrix to column, IX matrix to column, column IV) line~
In row VI, columns IV to VI), 12 MOX fuel rods 3 (fuel rod number C1) containing burnable poison are placed, and the outer peripheral side 4
MOX fuel rods 3 (fuel rod number B1) having the lowest enrichment are arranged at other grid positions on the side.

【0022】次に、以上のように構成した本実施形態の
作用を図3により説明する。前述したように、燃料集合
体間の空間を流れる冷却水近傍のほうが、燃料集合体内
の冷却水近傍よりも熱中性子束が大きくなる。したがっ
て、格子状配列外周側4辺は特に熱中性子束が大きくな
るが、さらにその外周側4辺の中でも、燃料集合体の隅
になるほど大きな水ギャップ領域が近くに存在すること
から熱中性子束は格子状配列の4隅位置が最も大きく、
これより離れて中央部に近づくほど熱中性子束は小さく
なる。これを図3に示す。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. As described above, the thermal neutron flux is larger near the cooling water flowing in the space between the fuel assemblies than near the cooling water in the fuel assemblies. Therefore, the thermal neutron flux is particularly large on the four sides on the outer periphery of the lattice array, and among the four outer sides, a larger water gap region is present nearer to the corner of the fuel assembly. The four corners of the grid are the largest,
The thermal neutron flux becomes smaller as it approaches the center further away. This is shown in FIG.

【0023】図3は、9行9列の最外周部分である外周
側4辺の一例としてI行列〜列における熱中性子束
の分布を示したものである。横軸には列〜列の行方
向格子位置をとり、縦軸には中央部に相当するI行列
での熱中性子束を1とした場合の相対値を示している。
この図3において、I行列から離れ4隅(I行列及
び列)側に向かうほど熱中性子束は高くなっている。
そしてその増加割合は、I行列より離れるほど急激に
なる。すなわち、I行列の近くのI行列及び列は
熱中性子束は約1.02、I行列及び列は約1.0
7とあまり増加しないが、さらに4隅側のI行列及び
列までくると約1.24まで増加し、4隅であるI行
列及び列になると一気に約1.74に達する。な
お、外周側4辺より燃料集合体内部側の各燃料棒の中性
子束分布はほぼ平坦で、その熱中性子束は約0.5(I
行列の約50%)である。
FIG. 3 shows the distribution of the thermal neutron flux in the I matrix to the I column as an example of the four outer peripheral sides which are the outermost peripheral parts of 9 rows and 9 columns. The horizontal axis indicates the grid position in the row direction from column to column, and the vertical axis indicates the relative value when the thermal neutron flux in the I matrix corresponding to the center is set to 1.
In FIG. 3, the thermal neutron flux becomes higher as it moves away from the I matrix and toward the four corners (I matrix and column).
The rate of increase becomes sharper as the distance from the matrix I increases. That is, the I matrix and columns near the I matrix have a thermal neutron flux of about 1.02,
The number does not increase much to 7, but increases to about 1.24 at the four corners of the I matrix and column, and reaches about 1.74 at a stretch to the four corners of the I matrix and column. The neutron flux distribution of each fuel rod on the inner side of the fuel assembly from the four sides on the outer peripheral side is almost flat, and its thermal neutron flux is about 0.5 (I
About 50% of the matrix).

【0024】前述したように、可燃性毒物の反応度抑制
効果は熱中性子束が大きい格子位置ほど高くなるので、
上記図3により、正方格子状配列の外周側4辺に可燃性
毒物を配置する場合は燃料集合体内部側に配置する場合
よりも反応度抑制効果が高く、さらに外周側4辺の中で
も4隅に近い位置に配置するほど反応度抑制効果が高く
なり、4隅では反応度抑制効果を最大限に高めることが
できる。しかしながら、燃料集合体の設計単純化を図る
ために同一可燃性毒物濃度の同一種類ペレットからなる
燃料棒を複数本配置する場合には、この構成では以下の
ような不都合を生じる。すなわち、図3において、例え
ば4隅(I行列及び列)とその隣接位置(I行列
及び列)では熱中性子束の差が0.5と大きく、同一
可燃性毒物濃度とすると可燃性毒物の燃焼期間に大きな
差が生じる。したがって、可燃性毒物濃度を4隅隣接位
置(I行列及び列)に適した濃度に統一すると4隅
(I行列及び列)において早期に毒物が燃えつきて
しまい、反応度抑制が不十分となる。したがって、可燃
性毒物濃度は4隅(I行列及び列)に適した高濃度
に合わせざるを得ないが、その場合には逆に4隅隣接位
置(I行列及び列)での毒物が燃焼末期まで燃え残
って不要な吸収が生じ、かえって中性子の有効利用を妨
げる。これは、I行列〜列のみならず、9行9列の
格子状配列の外周側4辺の他の部分(IX行列〜列、
列I行〜IX行、列I行〜IX行)にあっても同様と考
えられる。
As described above, the effect of suppressing the reactivity of the burnable poison becomes higher at the lattice position where the thermal neutron flux is larger.
According to FIG. 3, when the burnable poison is arranged on the four sides on the outer periphery of the square lattice arrangement, the reactivity suppression effect is higher than when the burnable poison is arranged on the inner side of the fuel assembly. The closer to the position, the higher the reactivity suppression effect, and the four corners can maximize the reactivity suppression effect. However, in the case of arranging a plurality of fuel rods made of the same kind of pellets having the same burnable poison concentration in order to simplify the design of the fuel assembly, the following inconvenience occurs in this configuration. That is, in FIG. 3, for example, at the four corners (I matrix and column) and adjacent positions (I matrix and column), the difference in thermal neutron flux is as large as 0.5. There is a big difference in the period. Therefore, if the burnable poison concentration is unified to a concentration suitable for the four corner adjacent positions (I matrix and column), the poison burns at the four corners (I matrix and column) at an early stage, and the reactivity is insufficiently suppressed. Therefore, the concentration of the burnable poison must be adjusted to a high concentration suitable for the four corners (I matrix and column). In this case, on the contrary, the poison at the four corner adjacent positions (I matrix and column) is at the end of combustion. Unnecessary absorption occurs as a result of burning, which hinders the effective use of neutrons. This corresponds to not only the I matrix to the column but also other portions (IX matrix to column,
The same applies to columns I to IX and columns I to IX.

【0025】そこで、本実施形態においては、最外周部
分である外周側4辺(I行列〜列、IX行列〜
列、列I行〜IX行、列I行〜IX行)のうち水ロッド
と行又は列が同じすべての格子位置(I行列〜列、
IX行列〜列、列IV行〜VI行、列IV行〜VI行)に
可燃性毒物入り燃料棒を配置する(図3の例ではI行
列〜列が対応する)。上記したように外周側4辺は毒
物による反応度抑制効果が比較的高く、しかもこれらの
格子位置は熱中性子束分布が互いにあまり違わない(図
3によれば1〜1.07であるので最大でも7%)の
で、前述したような毒物の燃え残りによる不都合がほと
んど発生しない。したがって、中性子の有効利用を図り
つつ、可燃性毒物入り燃料棒のペレット種類を1種類と
することができるので、燃料集合体の設計を単純化する
ことができる。また、外周側4辺において、可燃性毒物
入りMOX燃料棒3(燃料棒番号C1)より4隅側格子
位置(I行列〜列及び列〜列、IX行列〜列
及び列〜列、列I行〜III行及びVII行〜IX行、
列I行〜III行及びVII行〜IX行)に、可燃性毒物入りM
OX燃料棒3(燃料棒番号C1)よりも低富化度のMO
X燃料棒3(燃料棒番号B1)を配置していることによ
り、これら2つの富化度の差を適宜調整すれば、最大線
出力密度を低減して熱的余裕を確保することができる。
さらにこのとき、一般に、燃料集合体においては、燃焼
初期には最外周燃料棒の燃焼が比較的進行するため、燃
焼後期では内側燃料棒の出力が大きくなる。ここで、本
実施形態においては、外周側4辺にあるI行列〜
列、IX行列〜列、列IV行〜VI行、列IV行〜VI行
のMOX燃料棒3に可燃性毒物を添加することで燃焼初
期における出力を抑制できその分これらの富化度をあら
かじめ増加できるので、そのほかの格子位置すなわち外
周側4辺の4隅付近や外周側4辺より内側部分の富化度
を減少させることができる。したがって、燃焼初期や燃
焼後期における最大線出力密度を低減し、さらに熱的余
裕を向上することができる。また、9行9列の格子状配
列をMOX燃料棒3及び水ロッド4のみで構成するとと
もに可燃性毒物はMOX燃料棒3(燃料棒番号C1)に
添加することとし、ウラン燃料棒を配置しないので、プ
ルトニウムの装荷量を増大することができる。これによ
り、ウラン酸化物燃料を減少できるので、燃料集合体1
体のプルトニウム装荷量を増大することができる。つま
り、ある量のプルトニウムから製造するMOX燃料集合
体を低減できる。このことにより、輸送するMOX燃料
集合体の数を低減できる。
Therefore, in the present embodiment, the outermost four sides (I matrix to column, IX matrix to
All the grid positions (I matrix to column, I matrix to column,
The burnable poison-containing fuel rods are arranged in the IX matrix to column, column IV row to VI row, and column IV row to VI row (the I matrix to column correspond in the example of FIG. 3). As described above, the four sides on the outer peripheral side have a relatively high effect of suppressing the reactivity due to the poison, and the lattice positions of these lattice positions are not so different from each other in thermal neutron flux distribution (from FIG. However, the above-mentioned inconvenience due to unburned toxic substances hardly occurs. Therefore, it is possible to use only one kind of pellets of the burnable poison-containing fuel rod while effectively using the neutrons, so that the design of the fuel assembly can be simplified. In addition, on the four sides on the outer peripheral side, grid positions (I matrix-column and column-column, IX matrix-column and column-column, column I row) at four corners from the MOX fuel rod 3 (fuel rod number C1) containing burnable poison. -Lines III and VII-lines IX,
In columns I to III and VII to IX), the burnable poison M
MO with lower enrichment than OX fuel rod 3 (fuel rod number C1)
By arranging the X fuel rods 3 (fuel rod number B1), by appropriately adjusting the difference between these two enrichment levels, the maximum linear output density can be reduced and the thermal margin can be secured.
Further, at this time, in the fuel assembly, in general, the combustion of the outermost fuel rods relatively progresses in the early stage of combustion, so that the output of the inner fuel rods increases in the latter stage of combustion. Here, in the present embodiment, the I matrices on the outer four sides
By adding a burnable poison to the MOX fuel rods 3 in columns, IX matrix to column, column IV row to VI row, and column IV row to VI row, the output in the early stage of combustion can be suppressed, and the enrichment of these can be reduced in advance. Since it is possible to increase the enrichment, it is possible to reduce the enrichment degree at other lattice positions, that is, around the four corners on the outer peripheral side and inside the four outer peripheral sides. Therefore, it is possible to reduce the maximum linear output density in the initial stage and the later stage of the combustion, and to further improve the thermal margin. Further, the grid arrangement of 9 rows and 9 columns is constituted only by the MOX fuel rods 3 and the water rods 4, and the burnable poison is added to the MOX fuel rods 3 (fuel rod number C1), and no uranium fuel rods are arranged. Therefore, the loading amount of plutonium can be increased. As a result, the amount of uranium oxide fuel can be reduced.
The body's plutonium loading can be increased. That is, the number of MOX fuel assemblies manufactured from a certain amount of plutonium can be reduced. Thereby, the number of MOX fuel assemblies to be transported can be reduced.

【0026】なお、上記第1の実施形態においては、す
べての燃料棒をMOX燃料棒3としたが、これに限られ
ない。すなわち、可燃性毒物が添加される燃料棒番号C
1のMOX燃料棒3を、適宜所定の濃縮度のウラン酸化
物燃料を充填したウラン燃料棒に置き換えてもよい。こ
の場合も、ほぼ同様の熱的余裕を確保しつつ、同様の効
果を得る。さらにこの場合、可燃性毒物をウラン燃料棒
に添加することは、現在の軽水炉で行われている技術で
あるため、可燃性毒物をMOX燃料棒に添加するよりも
容易な技術である。
In the first embodiment, all the fuel rods are MOX fuel rods 3. However, the present invention is not limited to this. That is, the fuel rod number C to which the burnable poison is added
One MOX fuel rod 3 may be replaced with a uranium fuel rod appropriately filled with uranium oxide fuel having a predetermined enrichment. In this case, the same effect is obtained while securing substantially the same thermal margin. Further, in this case, adding a burnable poison to a uranium fuel rod is a technique that is currently performed in a light water reactor, and therefore is an easier technique than adding a burnable poison to a MOX fuel rod.

【0027】本発明の第2の実施形態を図4により説明
する。本実施形態は、第1の実施形態の構成において異
なる形状の水ロッドを用いた場合の実施形態である。第
1の実施形態と同等の部材には同一の符号を付す。図4
は、本実施形態によるMOX燃料集合体の構造を表す横
断面図である。この図4において、本実施形態のMOX
燃料集合体が第1の実施形態と特に異なる点は、横断面
正方形でより大断面積の水ロッド204を用いたことで
ある。なお、MOX燃料棒3の燃料棒番号A2,B2,
C2は、第1の実施形態の燃料棒番号A1,B1,C1
に相当する。これらの本数もほぼ同様に対応している
が、水ロッド204が大断面積となって燃料棒9本分の
スペースが必要となったことに伴い、燃料棒番号A2の
MOX燃料棒3は燃料棒番号A1のMOX燃料棒3より
も2本減って40本となっている。その他の構造は、第
1の実施形態とほぼ同様である。本実施形態によって
も、第1の実施形態と同様の効果を得る。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment in which water rods having different shapes are used in the configuration of the first embodiment. Members equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the structure of the MOX fuel assembly according to the embodiment. In FIG. 4, the MOX of the present embodiment is shown.
The fuel assembly is particularly different from the first embodiment in that a water rod 204 having a square cross section and a larger cross section is used. The fuel rod numbers A2, B2,
C2 is the fuel rod number A1, B1, C1 of the first embodiment.
Is equivalent to These numbers correspond almost in the same manner. However, as the water rod 204 has a large cross-sectional area and requires space for nine fuel rods, the MOX fuel rod 3 having the fuel rod number A2 has the fuel rod number A2. The number is reduced by two from the MOX fuel rod 3 having the rod number A1 to be 40 rods. Other structures are almost the same as those of the first embodiment. According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained.

【0028】本発明の第3の実施形態を図5により説明
する。本実施形態は、格子状配列の外周側4辺とこれよ
り内周側の領域との両方に可燃性毒物入り燃料棒を配置
した場合の実施形態である。第1及び第2の実施形態と
同等の部材には同一の符号を付す。図5は、本実施形態
によるMOX燃料集合体の構造を表す横断面図である。
この図5において、MOX燃料集合体は、第1の実施形
態同様、ウランとプルトニウムの混合酸化物を充填した
74本のMOX燃料棒3と、MOX燃料棒3の7本分の
スペースに配置された2本の水ロッド4とを、9行9列
の正方格子状に配列し、その周囲をチャンネルボックス
2で取り囲んで構成されており、2本の水ロッド4,4
は、9行9列(I行〜IX行及び列〜列)の正方格子
状配列のうち中央部近傍に配置されている。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment in which burnable poison-containing fuel rods are arranged on both the outer peripheral side and the inner peripheral side of the lattice-shaped array. Members equivalent to those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the structure of the MOX fuel assembly according to the present embodiment.
In FIG. 5, the MOX fuel assemblies are disposed in 74 MOX fuel rods 3 filled with a mixed oxide of uranium and plutonium, and in a space for seven MOX fuel rods 3 as in the first embodiment. And two water rods 4 are arranged in a square grid of 9 rows and 9 columns, and the periphery thereof is surrounded by a channel box 2.
Are arranged in the vicinity of the center of a square lattice arrangement of 9 rows and 9 columns (I rows to IX rows and columns to columns).

【0029】MOX燃料棒3は、燃料棒番号がA3>C
3>B3の順に富化度が大きい、異なる3種類が配置さ
れている。このとき、第1の実施形態同様、燃料集合体
横断面平均核分裂性物質重量に対し、燃料棒番号A3,
C3のMOX燃料棒3の富化度はこれより高く、燃料棒
番号B3のMOX燃料棒3の富化度はこれより低くなっ
ている。そして、燃料棒番号C3のMOX燃料棒3に
は、可燃性毒物(例えばガドリニア)が添加されてい
る。
The MOX fuel rod 3 has a fuel rod number A3> C
Three different types having higher enrichment in the order of 3> B3 are arranged. At this time, as in the first embodiment, the fuel rod number A3,
The enrichment of the MOX fuel rod 3 of C3 is higher, and the enrichment of the MOX fuel rod 3 of fuel rod number B3 is lower. The burnable poison (for example, gadolinia) is added to the MOX fuel rod 3 having the fuel rod number C3.

【0030】このようなMOX燃料棒3は、各燃料棒番
号ごとにA3が38本、B3が24本、C3が12本、
それぞれ図示のように配置されている。すなわち、9行
9列の格子状配列の最外周部分にある燃料棒の並びが形
成する外周側4辺(I行列〜列、IX行列〜列、
列I行〜IX行、列I行〜IX行)のうち一部の格子位
置(I行列、IX行列〜列、列V行、列IV行〜
VI行)に、8本の可燃性毒物入りのMOX燃料棒3(燃
料棒番号C1)を配置している。これらはいずれも、水
ロッドが占める格子位置と行又は列が同じである格子位
置であるが、外周側4辺のうちの制御棒側1の2辺(I
行列〜列及び列I行〜IX行)は可燃性毒物入りの
MOX燃料棒3(燃料棒番号C1)が各辺1本のみであ
るのに対し、制御棒側でない2辺(IX行列〜列及び
列I行〜IX行)は各辺3本ずつとなっている。この結
果、外周側4辺は、それぞれに備えられる前記可燃性毒
物入り燃料棒の本数が互いに異なる隣り合う2辺を2組
含んでいる。また、外周側4辺より内周側の領域(以下
適宜、内周側領域という)にある格子位置(II行列及
び列、列III行及びVII行)にも、4本の可燃性毒物
入りのMOX燃料棒3(燃料棒番号C1)を配置してい
る。
The MOX fuel rods 3 have 38 A3, 24 B3, and 12 C3 for each fuel rod number.
Each is arranged as shown. That is, the outer peripheral four sides (the I matrix to the column, the IX matrix to the column,
Some of the grid positions (I matrix, IX matrix to column, column V row, column IV row) in columns I to IX and column I to IX
8), eight MOX fuel rods 3 (fuel rod number C1) containing burnable poisons are arranged. Each of these is a grid position where the row or column is the same as the grid position occupied by the water rod, but the two sides (I
The matrix to column and column I to IX rows have only one MOX fuel rod 3 containing burnable poison (fuel rod number C1) on each side, whereas two sides (IX matrix to column) that are not on the control rod side And columns I to IX) have three sides. As a result, the four sides on the outer peripheral side include two sets of two sides adjacent to each other in which the number of the burnable poison-containing fuel rods is different from each other. In addition, four burnable poison-containing poisons are also located at lattice positions (II matrix and column, column III row and VII row) in an area on the inner side of the four outer sides (hereinafter appropriately referred to as an inner side area). The MOX fuel rod 3 (fuel rod number C1) is arranged.

【0031】以上のように、本実施形態の構成において
第1の実施形態と特に異なる点は、制御棒1側の外周側
2辺(I行列〜列及び列I行〜IX行)における可
燃性毒物入りのMOX燃料棒3(燃料棒番号C1)の本
数を減らし、その分を内周側領域に移した構造にある。
この差異により、以下のような作用を奏する。すなわち
図1に示した第1の実施形態の構成では、外周側4辺
(I行列〜列、IX行列〜列、列I行〜IX行、
列I行〜IX行)のうち水ロッド4と行又は列が同じす
べての格子位置(I行列〜列、IX行列〜列、
列IV行〜VI行、列IV行〜VI行)に可燃性毒物入りMO
X燃料棒3(燃料棒番号C1)を配置したことから、外
周側4辺のうち制御棒側の2辺(I行列〜列及び
列I行〜IX行)において制御棒1を挿入したときの中性
子吸収効果が薄れて制御棒価値が減少する懸念がある。
これに対し、本実施形態においては、制御棒1側の外周
側2辺(I行列〜列及び列I行〜IX行)における
可燃性毒物入りのMOX燃料棒3(燃料棒番号C1)の
本数を減らし、その分をそれらの2辺より内周側領域に
移している。これは以下の理由による。すなわち、外周
側4辺(I行列〜列、IX行列〜列、列I行〜
IX行、列I行〜IX行)のうち4隅から離れた中央部近
傍の格子位置(例えばI行列〜列、IX行列〜
列、列IV行〜VI行、列IV行〜VI行)は、外周側4辺
の中では比較的熱中性子束が低く(第1の実施形態で説
明した図3参照)、内周側領域における熱中性子束との
差はそれほど大きくない(第1の実施形態で説明したよ
うに、例えば50%程度)。したがって、制御棒1側の
外周側2辺(I行列〜列及び列I行〜IX行)の中
央部分近傍の格子位置(I行列及び列V行)と内周
側領域(この場合はII行列及び列、列III行及びV
II行)とに可燃性毒物入りMOX燃料棒3(燃料棒番号
C3)を配置することにより、熱中性子束の差による毒
物の燃え残りによる不都合の発生を最小限にするととも
に制御棒1側の外周側2辺の可燃性毒物入りMOX燃料
棒3(燃料棒番号C3)の本数を低減して制御棒価値の
減少を防止しつつ、可燃性毒物入りMOX燃料棒3(燃
料棒番号C3)のペレット種類を1種類とすることがで
きる。なお、この場合も、第1の実施形態同様、外周側
4辺において、可燃性毒物入りMOX燃料棒3(燃料棒
番号C1)より4隅側格子位置(I行列〜列及び
列〜列、IX行列〜列及び列〜列、列I行〜
IV行及びVI行〜IX行、列I行〜III行及びVII行〜IX
行)に、可燃性毒物入りMOX燃料棒3(燃料棒番号C
1)よりも低富化度のMOX燃料棒3(燃料棒番号B
1)を配置していることにより、これら2つの富化度の
差を適宜調整すれば、最大線出力密度を低減して熱的余
裕を確保することができる。さらに、9行9列の格子状
配列をMOX燃料棒3及び水ロッド4のみで構成すると
ともに可燃性毒物はMOX燃料棒3(燃料棒番号C3)
に添加することとし、ウラン燃料棒を配置しないので、
プルトニウムの装荷量を増大することができる。これに
より、ウラン酸化物燃料を減少できるので、燃料集合体
1体のプルトニウム装荷量を増大することができる。つ
まり、ある量のプルトニウムから製造するMOX燃料集
合体を低減できる。このことにより、輸送するMOX燃
料集合体の数を低減できる。
As described above, the configuration of the present embodiment is particularly different from the first embodiment in that the flammability on the outer two sides (I matrix to column and column I row to IX row) on the control rod 1 side is different. The structure is such that the number of MOX fuel rods 3 (fuel rod number C1) containing poison is reduced and the number is moved to the inner peripheral area.
This difference has the following effect. That is, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, four sides on the outer peripheral side (I matrix to column, IX matrix to column, column I row to IX row,
All the grid positions (I matrix to column, IX matrix to column,
MO with burnable poison in columns IV to VI, columns IV to VI)
Since the X fuel rod 3 (fuel rod number C1) is arranged, the control rod 1 is inserted on two sides (I matrix to column and column I row to IX row) on the control rod side among the four outer peripheral sides. There is a concern that the neutron absorption effect will diminish and the control rod value will decrease.
On the other hand, in the present embodiment, the number of MOX fuel rods 3 (fuel rod number C1) containing burnable poisons on two outer peripheral sides (I matrix to column and column I row to IX row) on the control rod 1 side. Is reduced and the portion is moved to the inner peripheral region from those two sides. This is for the following reason. That is, the outer four sides (I matrix to column, IX matrix to column, column I row to
Lattice positions (for example, I matrix to column, IX matrix to) near the center of IX rows and columns I to IX
In columns, columns IV to VI, columns IV to VI), the thermal neutron flux is relatively low in the four outer sides (see FIG. 3 described in the first embodiment), and the inner peripheral region Is not so large (for example, about 50% as described in the first embodiment). Therefore, the lattice position (I matrix and column V row) near the central portion of the outer two sides (I matrix to column and column I row to IX row) on the control rod 1 side and the inner peripheral area (II matrix in this case) And columns, columns III rows and V
2), the burnable poison-containing MOX fuel rod 3 (fuel rod number C3) is arranged to minimize the occurrence of inconvenience due to the unburned poison due to the difference in thermal neutron flux, and to reduce the possibility of the control rod 1 side. The number of MOX fuel rods 3 containing burnable poisons (fuel rod number C3) is reduced while reducing the number of control rod values by reducing the number of burnable poison-containing MOX fuel rods 3 (fuel rod number C3) on the two outer sides. One type of pellet can be used. In this case, as in the first embodiment, the four corners of the burnable poison-containing MOX fuel rod 3 (fuel rod number C1) are located at the four corners (I matrix to column and column to column, IX) on the four outer peripheral sides. Matrix-column and column-column, column I row-
Rows IV and VI to IX, Columns I to III and VII to IX
Row), MOX fuel rod 3 containing burnable poison (fuel rod number C)
MOX fuel rod 3 (fuel rod number B) with lower enrichment than 1)
By arranging 1), by appropriately adjusting the difference between these two enrichment levels, it is possible to reduce the maximum linear output density and secure a thermal margin. Further, the grid arrangement of 9 rows and 9 columns is constituted only by the MOX fuel rods 3 and the water rods 4, and the burnable poison is MOX fuel rod 3 (fuel rod number C3).
And no uranium fuel rods are placed,
The loading of plutonium can be increased. As a result, the amount of uranium oxide fuel can be reduced, so that the amount of plutonium loaded in one fuel assembly can be increased. That is, the number of MOX fuel assemblies manufactured from a certain amount of plutonium can be reduced. Thereby, the number of MOX fuel assemblies to be transported can be reduced.

【0032】なお、上記第3の実施形態においては、す
べての燃料棒をMOX燃料棒3としたが、これに限られ
ない。すなわち、可燃性毒物が添加される燃料棒番号C
3のMOX燃料棒3を、適宜所定の濃縮度のウラン酸化
物燃料を充填したウラン燃料棒に置き換えてもよい。こ
の場合も、ほぼ同様の熱的余裕を確保しつつ、同様の効
果を得る。可燃性毒物をウラン燃料棒に添加すること
は、現在の軽水炉で行われている技術であるため、可燃
性毒物をMOX燃料棒に添加するよりも容易な技術であ
る。また、上記第3の実施形態においては、外周側4辺
の一部の格子位置(I行列、IX行列〜列、列V
行、列IV行〜VI行)に8本の可燃性毒物入りのMOX
燃料棒3(燃料棒番号C1)を配置し、内周側領域のう
ち一部の格子位置(II行列及び列、列III行及びV
II行)に4本の可燃性毒物入りのMOX燃料棒3(燃料
棒番号C1)を配置したが、これに限られない。すなわ
ち、外周側4辺のうち、水ロッド4が占める格子位置と
行及び列のいずれか一方が同じである格子位置に1辺あ
たり少なくとも1本の可燃性毒物入りMOX燃料棒3
(燃料棒番号C3)を配置し、内周側領域に少なくとも
1本の可燃性毒物入りMOX燃料棒3(燃料棒番号C
3)を配置するようにすればよい。そうすれば、適宜外
周側4辺における可燃性毒物入りMOX燃料棒3(燃料
棒番号C3)の本数を調整して、これにより、制御棒価
値の減少を防止しつつ、可燃性毒物入り燃料棒のペレッ
ト種類を1種類とすることができる。このとき例えば、
外周側4辺が、それぞれに備えられる可燃性毒物入りM
OX燃料棒3(燃料棒番号C3)の本数が互いに異なる
隣り合う2辺を少なくとも1組含むようにして、制御棒
1側の辺における可燃性毒物入りMOX燃料棒3(燃料
棒番号C3)の本数を制御棒1側でない辺における可燃
性毒物入りMOX燃料棒3(燃料棒番号C3)の本数よ
りも減らすのが好ましい。これにより、さらに確実に制
御棒価値の減少を防止できるという効果を得る。
In the third embodiment, all the fuel rods are MOX fuel rods 3. However, the present invention is not limited to this. That is, the fuel rod number C to which the burnable poison is added
The third MOX fuel rod 3 may be replaced with a uranium fuel rod appropriately filled with uranium oxide fuel having a predetermined enrichment. In this case, the same effect is obtained while securing substantially the same thermal margin. Adding burnable poisons to uranium fuel rods is an easier technique than adding burnable poisons to MOX fuel rods, as it is a technique currently practiced in light water reactors. In the third embodiment, the grid positions (I matrix, IX matrix to column, column V
MOX with 8 burnable poisons in rows, columns IV-VI)
The fuel rods 3 (fuel rod number C1) are arranged, and some of the grid positions (II matrix and column, column III row and V
Although two burnable poison-containing MOX fuel rods 3 (fuel rod number C1) are arranged in row II), the present invention is not limited to this. In other words, at least one burnable poison-containing MOX fuel rod 3 per side is located at a grid position where one of the row and column is the same as the grid position occupied by the water rod 4 among the four outer peripheral sides.
(Fuel rod number C3) and at least one burnable poison-containing MOX fuel rod 3 (fuel rod number C3)
What is necessary is just to arrange 3). Then, the number of the burnable poison-containing MOX fuel rods 3 (fuel rod number C3) on the four sides on the outer peripheral side is appropriately adjusted, thereby preventing the fuel rod containing the burnable poison while preventing the control rod value from decreasing. Can be one kind of pellet. At this time, for example,
Four sides on the outer peripheral side are each provided with a burnable poison M
The number of the OX fuel rods 3 (fuel rod number C3) on the control rod 1 side is determined by including at least one pair of adjacent two sides having different numbers of OX fuel rods 3 (fuel rod number C3). It is preferable to reduce the number of the burnable poison-containing MOX fuel rods 3 (fuel rod number C3) on the side other than the control rod 1 side. Thereby, an effect is obtained that the control rod value can be more reliably prevented from decreasing.

【0033】本発明の第4の実施形態を図6により説明
する。本実施形態は、第3の実施形態の構成において異
なる形状の水ロッドを用いた場合の実施形態である。第
1〜第3の実施形態と同等の部材には同一の符号を付
す。図6は、本実施形態によるMOX燃料集合体の構造
を表す横断面図である。この図6において、本実施形態
のMOX燃料集合体が第3の実施形態と特に異なる点
は、第2の実施形態と同様の大断面積の水ロッド204
を用いたことである。なお、MOX燃料棒3の燃料棒番
号A4,B4,C4は、第3の実施形態の燃料棒番号A
3,B3,C3に相当する。これらの本数もほぼ同様に
対応しているが、水ロッド204が大断面積となって燃
料棒9本分のスペースが必要となったことに伴い、燃料
棒番号A4のMOX燃料棒3は燃料棒番号A3のMOX
燃料棒3よりも2本減って36本となっている。その他
の構造は、第3の実施形態とほぼ同様である。本実施形
態によっても、第3の実施形態と同様の効果を得る。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment in the case of using water rods having different shapes in the configuration of the third embodiment. Members equivalent to those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the structure of the MOX fuel assembly according to the present embodiment. In FIG. 6, the MOX fuel assembly of the present embodiment is particularly different from the third embodiment in that a water rod 204 having a large cross-sectional area similar to that of the second embodiment is used.
That is, was used. Note that the fuel rod numbers A4, B4, and C4 of the MOX fuel rod 3 are the fuel rod numbers A of the third embodiment.
3, B3, C3. Although these numbers correspond almost in the same way, the MOX fuel rod 3 having the fuel rod number A4 has the fuel rod number A4 because the water rod 204 has a large sectional area and a space for nine fuel rods is required. MOX of stick number A3
There are 36 fuel rods, two less than the fuel rods 3. Other structures are almost the same as the third embodiment. According to this embodiment, the same effect as that of the third embodiment is obtained.

【0034】なお、上記第3及び第4の実施形態におい
ては、内周側領域のうち、外周側4辺に隣接する内周側
4辺(II行列〜列、VIII行列〜列、列II行〜
VIII行、列II行〜VIII行)に、可燃性毒物入りのMO
X燃料棒3(燃料棒番号C1)を配置したが、これに限
られない。すなわち、前述したように外周側4辺より燃
料集合体内部側の各燃料棒の中性子束分布はほぼ平坦で
あることから、内周側4辺よりも内側の領域に可燃性毒
物入りのMOX燃料棒3(燃料棒番号C1)を配置して
もよい。つまり、内周側領域のどこかに配置すれば足り
る。
In the third and fourth embodiments, in the inner peripheral area, the inner peripheral four sides (II matrix to column, VIII matrix to column, column II row) adjacent to the outer peripheral four sides. ~
MO with burnable poison in row VIII, columns II to VIII)
Although the X fuel rod 3 (fuel rod number C1) is arranged, it is not limited to this. That is, as described above, the neutron flux distribution of each fuel rod on the inner side of the fuel assembly from the four sides on the outer peripheral side is almost flat, so that the MOX fuel containing burnable poison is located in the area inside the four sides on the inner peripheral side. The rod 3 (fuel rod number C1) may be arranged. In other words, it is sufficient to dispose it somewhere in the inner peripheral area.

【0035】[0035]

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、最外周部分の4辺のう
ち水ロッドと行又は列が同じすべての格子位置に可燃性
毒物入り燃料棒を配置するので、中性子の有効利用を図
りつつ、可燃性毒物入り燃料棒のペレット種類を1種類
とする構成を実現することができる。また、反制御棒側
領域では、外周側4辺のうち水ロッドが占める格子位置
と行及び列のいずれか一方が同じである格子位置のすべ
てに可燃性毒物入り燃料棒を配置し、制御棒側領域で
は、外周側4辺のうち水ロッドが占める格子位置と行及
び列のいずれか一方が同じである格子位置に1辺あたり
少なくとも1本の可燃性毒物入り燃料棒を配置するとと
もに外周側4辺より内周側の領域に少なくとも1本の前
記可燃性毒物入り燃料棒を配置する構成としたので、制
御棒価値の減少を防止しつつ、可燃性毒物入り燃料棒の
ペレット種類を1種類とする構成を実現することができ
る。そしてこのとき、外周側4辺における可燃性毒物入
り燃料棒より4隅側格子位置に、可燃性毒物入り燃料棒
よりも低富化度又は低濃縮度の燃料棒を適宜配置すれ
ば、最大線出力密度を低減して熱的余裕を確保すること
ができる。
According to the present invention, the burnable poison-containing fuel rods are arranged at all the grid positions in the same row and column as the water rods among the four outermost peripheral sides, so that the neutrons can be effectively used. In addition, it is possible to realize a configuration in which the fuel rod containing the burnable poison has one type of pellet. Also, on the anti-control rod side
In the area, the grid position occupied by the water rod among the four sides on the outer peripheral side
And all grid positions where either row or column are the same
A fuel rod containing a burnable poison in the control rod side area.
Indicates the grid position occupied by the water rod among the four outer sides and
Per side at the grid position where either one of
At least one burnable poisoned fuel rod should be placed
At least one line is located in the region on the inner side of the four sides on the outer side.
Since the fuel rods containing the burnable poison are arranged, it is possible to realize a structure in which the fuel rods containing the burnable poison have only one kind of pellets while preventing the reduction of the control rod value. At this time, if the fuel rods having a lower enrichment or a lower enrichment than the burnable poison-containing fuel rods are appropriately arranged at the four corner grid positions of the burnable poison-containing fuel rods on the four outer peripheral sides, the maximum line is obtained. The power density can be reduced to secure a thermal margin.

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

【図1】本発明の第1の実施形態によるMOX燃料集合
体の構造を表す横断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a MOX fuel assembly according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の各実施形態による燃料集合体の適用対
象となる炉心の一例を表す横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a core to which a fuel assembly according to each embodiment of the present invention is applied.

【図3】9行9列の最外周部分の一例としてI行列〜
列における熱中性子束の分布を示した図である。
FIG. 3 shows an example of an I matrix to an outermost peripheral portion of 9 rows and 9 columns.
FIG. 3 is a diagram showing a distribution of thermal neutron flux in a row.

【図4】本発明の第2の実施形態によるMOX燃料集合
体の構造を表す横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a MOX fuel assembly according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態によるMOX燃料集合
体の構造を表す横断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a MOX fuel assembly according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態によるMOX燃料集合
体の構造を表す横断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a MOX fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御棒 2 チャンネルボックス 3 MOX燃料棒 4 水ロッド 204 水ロッド 501 制御棒 503 MOX燃料棒 504 水ロッド Reference Signs List 1 control rod 2 channel box 3 MOX fuel rod 4 water rod 204 water rod 501 control rod 503 MOX fuel rod 504 water rod

フロントページの続き (72)発明者 青山 肇男 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (56)参考文献 特開 平10−90460(JP,A) 特開 平10−26682(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/328 Continuation of the front page (72) Inventor Hajio Aoyama 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Electric Power & Electric Equipment Development Division (56) References JP-A-10-90460 (JP, A) JP-A-10-26682 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G21C 3/328

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ウランとプルトニウムの混合酸化物を充填
したMOX燃料棒及びウラン酸化物を充填したウラン燃
料棒のうち、少なくとも前記MOX燃料棒を含む複数本
の燃料棒と、少なくとも1本の水ロッドとを、N行N列
の正方格子状配列中に配置し、 前記複数本の燃料棒のうち一部を、可燃性毒物が添加さ
れた可燃性毒物入り燃料棒とし、 前記水ロッドを、前記正方格子状配列中の中央部近傍に
配置したMOX燃料集合体において、 前記正方格子状配列の最外周部分にある燃料棒の並びが
形成する外周側4辺のうち、前記水ロッドが占める格子
位置と行及び列のいずれか一方が同じである格子位置の
すべてに前記可燃性毒物入り燃料棒を配置するととも
に、 前記外周側4辺以外の格子位置には、前記可燃性毒物が
添加されない燃料棒を配置した ことを特徴とするMOX
燃料集合体。
1. An MOX fuel rod filled with a mixed oxide of uranium and plutonium, and a uranium fuel rod filled with uranium oxide, a plurality of fuel rods including at least the MOX fuel rod, and at least one water rod. Rods are arranged in a square lattice arrangement of N rows and N columns, and a part of the plurality of fuel rods is a burnable poison-containing fuel rod to which burnable poison is added, and the water rod is In the MOX fuel assembly arranged in the vicinity of the central portion in the square lattice array, the grid occupied by the water rods among four outer peripheral sides formed by an arrangement of fuel rods at the outermost periphery of the square lattice array and lines and arranged Then together the burnable poison-containing fuel rods in all one lattice position one is the same as column
In addition, the combustible poison is located at a lattice position other than the four sides on the outer peripheral side.
MOX characterized by arranging fuel rods that are not added
Fuel assembly.
【請求項2】ウランとプルトニウムの混合酸化物を充填
したMOX燃料棒及びウラン酸化物を充填したウラン燃
料棒のうち、少なくとも前記MOX燃料棒を含む複数本
の燃料棒と、少なくとも1本の水ロッドとを、N行N列
の正方格子状配列中に配置し、 前記複数本の燃料棒のうち一部を、可燃性毒物が添加さ
れた可燃性毒物入り燃料棒とし、 前記水ロッドを、前記正方格子状配列中の中央部近傍に
配置したMOX燃料集合体において、燃料集合体内部を制御棒側領域と反制御棒側領域とに2
分したとき、前記反制御棒側領域では、前記正方格子状
配列の最外周部分にある燃料棒の並びが形成する外周側
4辺のうち、前記水ロッドが占める格子位置と行及び列
のいずれか一方が同じである格子位置のすべてに前記可
燃性毒物入り燃料棒を配置するとともに、前記外周側4
辺以外の格子位置には、前記可燃性毒物が添加されない
燃料棒を 配置し、 前記制御棒側領域では、 前記外周側4辺のうち前記水ロ
ッドが占める格子位置と行及び列のいずれか一方が同じ
である格子位置に1辺あたり少なくとも1本の前記可燃
性毒物入り燃料棒を配置するとともに、前記外周側4辺
より内周側の領域に少なくとも1本の前記可燃性毒物入
り燃料棒を配置したことを特徴とするMOX燃料集合
体。
2. A plurality of fuel rods including at least the MOX fuel rod, among MOX fuel rods filled with a mixed oxide of uranium and plutonium and uranium fuel rods filled with uranium oxide, and at least one water rod. Rods are arranged in a square lattice arrangement of N rows and N columns, and a part of the plurality of fuel rods is a burnable poison-containing fuel rod to which burnable poison is added, and the water rod is In the MOX fuel assembly arranged near the center in the square lattice arrangement, the inside of the fuel assembly is divided into a control rod side region and a non-control rod side region.
When divided, in the area opposite to the control rod side, the square lattice
Outer side formed by the arrangement of fuel rods at the outermost part of the array
Grid position, row and column occupied by the water rod among the four sides
All of the grid positions where one of
A fuel rod containing a burnable poison is arranged, and
The burnable poison is not added to grid positions other than the sides
The fuel rods are arranged, wherein the control rod side area, at least one per side in a grid position either is the same lattice position and row and column where the outer peripheral side four sides No Chi before Kisui rod occupies wherein with placing the burnable poison-containing fuel rods, one of the MOX fuel assembly, characterized in that a burnable poison containing fuel rods even without least on the inner peripheral side region than the peripheral side four sides of the .
【請求項3】ウランとプルトニウムの混合酸化物を充填
したMOX燃料棒及びウラン酸化物を充填したウラン燃
料棒のうち、少なくとも前記MOX燃料棒を含む複数本
の燃料棒と、少なくとも1本の水ロッドとを、N行N列
の正方格子状配列中に配置し、 前記複数本の燃料棒のうち一部を、可燃性毒物が添加さ
れた可燃性毒物入り燃料棒とし、 前記水ロッドを、前記正方格子状配列中の中央部近傍に
配置したMOX燃料集合体において、 前記正方格子状配列の最外周部分にある燃料棒の並びが
形成する外周側4辺のうち、前記水ロッドが占める格子
位置と行及び列のいずれか一方が同じである格子位置
に、1辺あたり少なくとも1本の前記可燃性毒物入り燃
料棒を配置し、 前記外周側4辺より内周側の領域に、少なくとも1本の
前記可燃性毒物入り燃料棒を配置し、 前記外周側4辺は、それぞれに備えられる前記可燃性毒
物入り燃料棒の本数が互いに異なる隣り合う2辺を少な
くとも1組含んでいることを特徴とするMOX燃料集合
体。
3. Filling a mixed oxide of uranium and plutonium
MOX fuel rods and uranium fuel filled with uranium oxide
A plurality of rods including at least the MOX fuel rod
Fuel rods and at least one water rod are arranged in N rows and N columns
And a part of the plurality of fuel rods is provided with a burnable poison.
Fuel rods containing burnable poisons, and the water rods are positioned near the center in the square lattice arrangement.
In the arranged MOX fuel assembly, the arrangement of the fuel rods on the outermost peripheral portion of the square lattice arrangement is
The grid occupied by the water rod among the four outer peripheral sides to be formed
A grid position whose position is the same as either the row or column
And at least one burnable poisoned fuel per side
A material rod is arranged , and at least one piece is provided in an area on the inner peripheral side from the four outer peripheral sides.
The burnable poison-containing fuel rods are disposed, and the outer peripheral side four sides include at least one pair of adjacent two sides in which the number of the burnable poison-containing fuel rods is different from each other. MOX fuel assembly.
【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項記載のMOX
燃料集合体において、前記燃料棒は複数本の前記ウラン
燃料棒を含み、前記可燃性毒物入り燃料棒のすべては該
ウラン燃料棒であることを特徴とするMOX燃料集合
体。
4. The MOX according to claim 1, wherein
In the fuel assembly, the fuel rod includes a plurality of the uranium fuel rods, and all of the burnable poison-containing fuel rods are the uranium fuel rods.
【請求項5】請求項1〜3のいずれか1項記載のMOX
燃料集合体において、前記可燃性毒物入り燃料棒のすべ
ては前記MOX燃料棒であることを特徴とするMOX燃
料集合体。
5. The MOX according to claim 1, wherein
In the fuel assembly, all of the burnable poison-containing fuel rods are the MOX fuel rods.
【請求項6】請求項記載のMOX燃料集合体におい
て、すべての前記可燃性毒物入り燃料棒は、可燃性毒物
濃度が互いに等しく、かつプルトニウム富化度が互いに
等しいことを特徴とするMOX燃料集合体。
6. The MOX fuel assembly according to claim 5 , wherein all of the burnable poison-containing fuel rods have the same burnable poison concentration and the same plutonium enrichment. Aggregation.
【請求項7】核分裂性物質が充填された複数の燃料棒を
それぞれ装荷した複数の燃料集合体と、前記燃料集合体
の間に挿入される少なくとも1つの制御棒と、計測手段
をそれぞれ備えた複数の炉内計装管とを有する原子炉の
炉心において、 前記複数の燃料集合体は、請求項1〜3のいずれか1項
記載のMOX燃料集合体を含むことを特徴とする原子炉
の炉心。
7. A fuel assembly having a plurality of fuel rods loaded with a plurality of fuel rods filled with fissile material, at least one control rod inserted between the fuel assemblies, and measuring means, respectively. A reactor core having a plurality of in-core instrumentation tubes, wherein the plurality of fuel assemblies include the MOX fuel assembly according to any one of claims 1 to 3. Core.
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