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公開番号2024106193
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-07
出願番号2023010373
出願日2023-01-26
発明の名称沸騰水型原子炉、及び燃料集合体
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人信友国際特許事務所
主分類G21C 3/328 20060101AFI20240731BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】本発明においては、マイナーアクチナイドの装荷量の低下抑制と、燃料棒の健全性確保とを両立できる沸騰水型原子炉を提供する。
【解決手段】沸騰水型原子炉は、ガスプレナム領域を有する複数の燃料棒と、燃料棒の周囲を取り囲み、外部と内部に冷却水が流れるチャンネルボックスとを有する燃料集合体を、原子炉圧力容器の内部の炉心に装荷する。燃料集合体は、燃料棒として燃料にマイナーアクチナイドが混合された第1燃料棒、及び、第2燃料棒と、燃料にマイナーアクチナイドが混合されていない第3燃料棒とを有する。また、第1燃料棒は、第2燃料棒よりも燃料集合体が取り出されたときのマイナーアクチナイド燃焼効率が大きく、第1燃料棒は、第2燃料棒よりもガスプレナム領域の長さが大きい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器の内部の炉心に装荷された燃料集合体と、を備え、
前記燃料集合体は、ガスプレナム領域を有する複数の燃料棒と、前記燃料棒の周囲を取り囲み、外部と内部に冷却水が流れるチャンネルボックスとを有し、
前記燃料集合体は、前記燃料棒として燃料にマイナーアクチナイドが混合された第１燃料棒、及び、第２燃料棒と、燃料にマイナーアクチナイドが混合されていない第３燃料棒とを有し、
前記第１燃料棒は、前記第２燃料棒よりも前記燃料集合体が取り出されたときのマイナーアクチナイド燃焼効率が大きく、
前記第１燃料棒は、前記第２燃料棒よりも前記ガスプレナム領域の長さが大きい
沸騰水型原子炉。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、前記第２燃料棒、及び、前記第３燃料棒よりも少ない
請求項１に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項３】
前記燃料集合体は前記燃料棒が正方配置され、
前記第１燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、４以下である
請求項２に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項４】
前記燃料集合体は前記燃料棒が正方配置され、
前記第２燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、前記第３燃料棒が隣接する前記燃料棒の数以下である
請求項２に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項５】
前記第２燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、５である
請求項４に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項６】
原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器の内部の炉心に装荷された燃料集合体と、を備え、
前記燃料集合体は、複数の燃料棒と、前記燃料棒の周囲を取り囲み、外部と内部に冷却水が流れるチャンネルボックスとを有し、
前記燃料集合体は、前記燃料棒として燃料にマイナーアクチナイドが混合された第１燃料棒、及び、第２燃料棒と、燃料にマイナーアクチナイドが混合されていない第３燃料棒とを有し、
前記第１燃料棒は、前記第２燃料棒よりも前記燃料集合体が取り出されたときのマイナーアクチナイド燃焼効率が大きく、
前記第１燃料棒は、前記第２燃料棒よりもマイナーアクチナイドの含有率が小さい
沸騰水型原子炉。
【請求項７】
前記第１燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、前記第２燃料棒、及び、前記第３燃料棒よりも少ない
請求項６に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項８】
前記燃料集合体は前記燃料棒が正方配置され、
前記第１燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、４以下である
請求項７に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項９】
前記燃料集合体は前記燃料棒が正方配置され、
前記第２燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、前記第３燃料棒よりも少ない
請求項７に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項１０】
前記第２燃料棒は、隣接する前記燃料棒の数が、５である
請求項９に記載の沸騰水型原子炉。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉と、沸騰水型原子炉に装荷される燃料集合体に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
使用済み燃料の再処理において、回収されたアメリシウム（Ａｍ）を含むマイナーアクチナイドは、高レベル廃棄物としてガラス固化体に封入後、地層処分することが想定されている。マイナーアクチナイドは高い発熱量を有しているので、マイナーアクチナイドを含む高レベル廃棄物のガラス固化体は、徐熱のための配置間隔を開ける必要がある。このため、地層処分場の占有面積が増大する。
【０００３】
そこで、使用済み燃料の再処理において、回収されたアメリシウムを含むマイナーアクチナイドを再び燃料として原子炉に装荷し、原子炉内で燃焼させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。マイナーアクチナイドを再び燃焼させることにより、高レベル廃棄物からマイナーアクチナイドを排除することができ、高レベル廃棄物の発熱量を低減することができる。この結果、ガラス固化体の配置密度を増やすことが可能となり、地層処分場の占有面積を低減でき、使用済み燃料の処分コストを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平３－１９４４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、マイナーアクチナイドを再び、燃料として原子炉に装荷して、原子炉内で中性子と反応し、燃焼されると、後述する核反応によりヘリウム（Ｈｅ）ガスが発生する。このため、マイナーアクチナイドを燃料に添加すると、発生したＨｅガスにより、内圧が増大し燃料棒の健全性が低下する恐れがある。
【０００６】
また、燃料棒には揮発性核分裂生成物（以下、ＦＰガス）による内圧上昇を防ぐために、ガスプレナム領域が設けられている。上記Ｈｅガスの発生による内圧上昇を抑制するためにガスプレナム領域の長さ（ガスプレナム長）を延長した場合、燃料棒の全長が一定であるため、燃料有効長が短くなる。このため、マイナーアクチナイドの原子炉への装荷量が低下する。また、Ｈｅガス発生量を低減させるためにマイナーアクチナイドの含有率を低減させた場合も、マイナーアクチナイドの原子炉への装荷量が低下する。
【０００７】
上述した問題の解決のため、本発明においては、マイナーアクチナイドの装荷量の低下抑制と、燃料棒の健全性確保とを両立できる燃料集合体、及び、この燃料集合体を装荷した沸騰水型原子炉を提供する。
【０００８】
また、本発明の上記の目的及びその他の目的と本発明の新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器と、原子炉圧力容器の内部の炉心に装荷された燃料集合体とを備える。燃料集合体は、ガスプレナム領域を有する複数の燃料棒と、燃料棒の周囲を取り囲み、外部と内部に冷却水が流れるチャンネルボックスとを有する。また、燃料集合体は、燃料棒として燃料にマイナーアクチナイドが混合された第１燃料棒、及び、第２燃料棒と、燃料にマイナーアクチナイドが混合されていない第３燃料棒とを有する。第１燃料棒は、第２燃料棒よりも燃料集合体が取り出されたときのマイナーアクチナイド燃焼効率が大きく、第１燃料棒は、第２燃料棒よりもガスプレナム領域の長さが大きい。
【００１０】
また、本発明の沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器と、原子炉圧力容器の内部の炉心に装荷された燃料集合体とを備える。燃料集合体は、複数の燃料棒と、燃料棒の周囲を取り囲み、外部と内部に冷却水が流れるチャンネルボックスとを有する。また、燃料集合体は、燃料棒として燃料にマイナーアクチナイドが混合された第１燃料棒、及び、第２燃料棒と、燃料にマイナーアクチナイドが混合されていない第３燃料棒とを有する。第１燃料棒は、第２燃料棒よりも燃料集合体が取り出されたときのマイナーアクチナイド燃焼効率が大きく、第１燃料棒は、第２燃料棒よりもマイナーアクチナイドの含有率が小さい。
（【００１１】以降は省略されています）

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