特許 7569708 評価方法、評価装置、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-09

(45)【発行日】2024-10-18

(54)【発明の名称】評価方法、評価装置、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G21C 17/00 20060101AFI20241010BHJP

   G21C 3/62 20060101ALI20241010BHJP

   G21C 5/00 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

G21C17/00 230

G21C3/62 225

G21C5/00 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021032704

(22)【出願日】2021-03-02

(65)【公開番号】P2022039916

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-06-27

(31)【優先権主張番号】P 2020143971

(32)【優先日】2020-08-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大島 拓洋

(72)【発明者】

【氏名】浅野 耕司

(72)【発明者】

【氏名】村上 望

(72)【発明者】

【氏名】坪田 忍

【審査官】後藤 慎平

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２３６６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】KHERADMAND SOROUCH, et al.，Optimized Gadolinia Repartition(OGR) fuel assembly design concept for stable cycle management in PWRs，Proceedings of ICAPP 2011，2011年05月，p.1616-1625

【文献】原子炉運転期間の設定の妥当性確認に関する評価の基本的考え方，日本，安全評価ワーキンググループ（長期サイクル炉心評価），2009年10月

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １７／００－１７／１４

Ｇ２１Ｃ ３／００－３／６４

Ｇ２１Ｃ ５／００－５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子炉に装荷される燃料棒の燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域の領域長を設定するステップと、
前記燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域のガドリニウム濃度を、中央部領域のガドリニウム濃度よりも低く設定するステップと、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価を行うステップと、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップと、
前記燃料棒の燃料健全性評価を行うステップと、
前記燃料棒の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップと、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認するステップと、
を含む各ステップを反復して実行する、評価方法。

【請求項2】

前記燃料棒の燃料健全性評価を行うステップと、前記燃料棒の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップとは、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップにおいて、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価が、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の評価よりも良好であると判定された場合に行う、
請求項１に記載の評価方法。

【請求項3】

前記燃料棒の主蒸気管判断事故時における評価を行うステップでは、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時におけるＤＮＢＲ評価を行い、
前記燃料棒の燃料健全性評価を行うステップでは、前記燃料棒のＰＣＩ評価及び腐食評価を行う、
請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項4】

前記上部領域及び前記下部領域の領域長を設定するステップでは、前記上部領域の領域長を前記下部領域の領域長以上の長さに設定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の評価方法。

【請求項5】

前記上部領域のガドリニウム濃度と、前記下部領域のガドリニウム濃度とは、同じである、
請求項１から４のいずれか１項に記載の評価方法。

【請求項6】

前記上部領域及び前記下部領域の領域長を設定するステップでは、前記上部領域及び前記下部領域の領域長を、それぞれ、燃料ペレットの高さに比例し設定する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の評価方法。

【請求項7】

前記主蒸気管破断事故における評価と、前記燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足する前記燃料棒に対して、キセノン振動解析を実行するステップと、
前記燃料棒と燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒のキセノン振動解析の解析結果と比較するステップと、更に含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の評価方法。

【請求項8】

原子炉に装荷される燃料棒の燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域の領域長を設定する領域設定部と、
前記燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域のガドリニウム濃度を、中央部領域のガドリニウム濃度よりも低く設定する濃度設定部と、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価を行う第１評価部と、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較する第１比較部と、
前記燃料棒の燃料健全性評価を行う第２評価部と、
前記燃料棒の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較する第２比較部と、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認する基準判断部と、
を備え、
前記領域設定部と、前記濃度設定部と、前記第１評価部と、前記第１比較部と、前記第２評価部と、前記第２比較部と、前記基準判断部とは、反復して処理を実行する、評価装置。

【請求項9】

原子炉に装荷される燃料棒の燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域の領域長を設定するステップと、
前記燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域のガドリニウム濃度を、中央部領域のガドリニウム濃度よりも低く設定するステップと、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価を行うステップと、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップと、
前記燃料棒の燃料健全性評価を行うステップと、
前記燃料棒の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップと、
前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認するステップと、
を含む各ステップを反復してコンピュータに実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、評価方法、評価装置、プログラム、および燃料棒に関する。

【背景技術】

【0002】

原子炉の運転時において、余剰反応を抑制するため、ガドリニウムを含有した燃料棒が用いられている。例えば、特許文献１には、軸方向に亘って熱出力を均一化し、運転サイクルを長くすることのできる燃料棒が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１５４８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、燃料棒における可燃性毒物の含有率を、軸方向の両端部から中央部へ向けて高くすることで、熱出力を均一化している。しかしながら、可燃性の毒物の含有率と、両端部および中央部の領域長などの組み合わせは、無数に存在するため良好な組み合わせを決定することは容易でない。

【0005】

本開示は、燃料棒におけるガドリニウム濃度と上部領域及び下部領域の領域長とを良好に設定することのできる評価方法、評価装置、およびプログラムを提供することを目的とする。

【0006】

また、本開示は、ガドリニウム濃度と上部領域及び下部領域の領域長とが良好に設定された燃料棒を提供することを目的とする。

【0007】

本開示の一態様に係る評価方法は、原子炉に装荷される燃料棒の燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域の領域長を設定するステップと、前記燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域のガドリニウム濃度を、中央部領域のガドリニウム濃度よりも低く設定するステップと、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価を行うステップと、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップと、前記燃料棒の燃料健全性評価を行うステップと、前記燃料棒の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップと、前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認するステップと、を含む。

【0008】

本開示の一態様に係る評価装置は、原子炉に装荷される燃料棒の燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域の領域長を設定する領域設定部と、前記燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域のガドリニウム濃度を、中央部領域のガドリニウム濃度よりも低く設定する濃度設定部と、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価を行う第１評価部と、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較する第１比較部と、前記燃料棒の燃料健全性評価を行う第２評価部と、前記燃料棒の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較する第２比較部と、前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認する基準確認部と、を備える。

【0009】

本開示の一態様に係るプログラムは、原子炉に装荷される燃料棒の燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域の領域長を設定するステップと、前記燃料領域の軸方向における上部領域及び下部領域のガドリニウム濃度を、中央部領域のガドリニウム濃度よりも低く設定するステップと、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価を行うステップと、前記燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップと、前記燃料棒の燃料健全性評価を行うステップと、前記燃料棒の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップと、前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認するステップと、をコンピュータに実行させる。

【0010】

本開示の一態様に係る燃料棒は、燃料棒であって、軸方向における燃料領域の中央部領域と、前記中央部領域よりもガドリニウム濃度の低い前記燃料領域の上部領域及び下部領域と、を有し、主蒸気管破断事故時における評価と、燃料健全性評価との評価結果が、それぞれ、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料健全性評価との評価結果とに比べて良好であり、かつ前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足する。

【発明の効果】

【0011】

本開示は、燃料棒におけるガドリニウム濃度と上部領域及び下部領域の領域長とを良好に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１実施形態に係る燃料集合体を模式的に示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る燃料集合体を、燃料棒の軸方向に直交する方向で切ったときの断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る燃料棒の一部を破断して示した図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る燃料棒の燃料領域を説明するための図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る評価装置の構成例を示すブロック図である。

【図6】図６は、第１実施形態と比較例のＤＮＢＲの比較結果を説明するための図である。

【図7】図７は、第１実施形態と比較例のＤＮＢＲの比較結果の詳細を説明するための図である。

【図8】図８は、燃料棒の軸方向における出力分布を説明するための図である。

【図9】図９は、原子炉の過渡変化が起こった後の局所出力を示すグラフである。

【図10】図１０は、原子炉の過渡変化が起こる前後の局所出力の差を示すグラフである。

【図11】図１１は、燃料棒の軸方向上部の局所出力の相対値を示すグラフである。

【図12】図１２は、燃料棒の軸方向上部の腐食厚さの相対値を示すグラフである。

【図13】図１３は、第１実施形態に係る燃料棒と、比較例との比較結果を示す表である。

【図14】図１４は、第１実施形態に係る燃料棒の評価方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、第２実施形態に係る評価装置の構成例を示すブロック図である。

【図16】図１６は、第２実施形態に係る燃料棒の評価方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0013】

以下、添付図面を参照して、本開示に係る実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含む。また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

【0014】

［第１実施形態］
図１と、図２と、図３とを用いて、第１実施形態に係る燃料集合体について説明する。図１は、第１実施形態に係る燃料集合体を模式的に示す図である。図２は、第１実施形態に係る燃料集合体を、燃料棒の軸方向に直交する方向で切ったときの断面図である。図３は、第１実施形態に係る燃料棒の一部を破断して示した図である。

【0015】

燃料集合体１は、図示しない加圧水型原子炉に装荷されており、原子炉内は減速材で満たされている。燃料集合体１は、１７×１７のセル１０で構成されており、２６４本の燃料棒１５と、制御棒６０が挿入される２４本の制御棒案内菅と、炉内計装用検出器７０が挿入される１本の炉内計装用案内菅と、燃料棒１５と、制御棒案内菅と、炉内計装用案内菅とを束ねるグリッド１８とを有する。燃料集合体１は、燃料棒１５の軸方向上側に設けられた上部ノズル１９と、軸方向下側に設けられた下部ノズル２０とを有する。上部ノズル１９および下部ノズル２０は、それぞれ、燃料棒１５、制御棒案内菅、および炉内計装用案内菅の軸方向の上端部および下端部を固定している。

【0016】

燃料棒１５は、複数の燃料ペレット２５で構成された燃料領域３０と、複数の燃料ペレット２５が装填される円筒の被覆管２６とを有する。燃料ペレット２５は、核燃料としてウラン２３５を所定の濃縮度にし、二酸化ウランとして焼き固め、ペレット状に形成したものである。核燃料としてウラン２３５を用いたが、これに限らず、例えば、プルトニウムなどの核分裂物質を用いてもよい。そして、被覆管２６に所定数の燃料ペレット２５が充填され、上部にスプリング２７が装着されることで燃料ペレット２５を位置規制するとともに、上端部および下端部に、それぞれ、端栓２８および端栓２９が装着されることで、燃料棒１５が構成される。複数の燃料ペレット２５の高さは、それぞれ、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0017】

燃料集合体１を加圧水型原子炉に装荷して、加圧水型原子炉の運転が開始されると、燃料集合体１は、制御棒６０により核反応が制御されながら、発生した熱エネルギーにより減速材を加熱する。このとき、原子炉の内部は加圧されるため、減速材は、燃料集合体１の軸方向の全長に亘って液相状態となる。

【0018】

加圧水型原子炉の運転サイクルの後期になると、燃料集合体１は、軸方向の両端部における熱出力が大きくなる一方で、軸方向の中央部における熱出力が小さくなり、軸方向における出力分布の歪みが大きくなる。図２に示すように、燃料棒１５は、燃料棒４０と、燃料棒５０とを含む。燃料棒４０は、ガドリニウムを含有しない従来の燃料棒である。燃料棒５０は、ガドリニウムを含有する燃料棒である。第１実施形態では、燃料棒５０の軸方向に対してガドリニウムを分布するように含有させ、燃料集合体１に装荷している。

【0019】

［燃料棒］
図４は、第１実施形態に係る燃料棒の燃料領域を説明するための図である。図４に示すように、燃料棒５０の燃料領域３０は、軸方向において、上部領域３１と、下部領域３２と、中央部領域３３とを有する。燃料領域３０の軸方向の長さＬは、例えば、３６０ｃｍである。上部領域３１の軸方向の長さは、Ｌ１である。下部領域３２の軸方向の長さは、Ｌ２である。上部領域３１と、下部領域３２のガドリニウム濃度は、同じである。上部領域３１と、下部領域３２のガドリニウム濃度は、異なっていてもよい。中央部領域３３のガドリニウム濃度は、例えば、１０ｗｔ％である。上部領域３１及び下部領域３２と、中央部領域３３とのガドリニウム濃度は異なっている。第１実施形態では、上部領域３１の領域長Ｌ１と、下部領域３２の領域長Ｌ２と、上部領域３１のガドリニウム濃度と、下部領域３２のガドリニウム濃度とを最適に設定することで、燃料棒５０の軸方向の亘る出力を均一化する。

【0020】

［評価装置］
図５は、第１実施形態に係る評価装置の構成例を示すブロック図である。評価装置１００は、燃料棒における主蒸気管破断事故時のＤＮＢＲ（Departure from Nucleate Boiling Ratio）評価、ＰＣＩ（Pellet-Clad interaction）評価、および腐食評価の３つの評価を実行する。評価装置１００は、燃料棒の軸方向における出力分布を評価する装置である。評価装置１００は、コンピュータで実現され得る。評価装置１００は、例えば、原子力発電所に備えられる。評価装置１００は、例えば、原子力発電所とは異なる施設に備えられてよい。

【0021】

図５に示すように、評価装置１００は、入力部１１０と、出力部１２０、記憶部１３０と、通信部１４０と、制御部１５０とを備える。

【0022】

入力部１１０は、評価装置１００に対する各種の入力を受け付ける。入力部１１０は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力デバイスで実現される。

【0023】

出力部１２０は、評価装置１００による評価結果を含む各種の情報を出力する。出力部１２０は、ディスプレイおよびスピーカなどの出力デバイスで実現される。

【0024】

記憶部１３０は、各種の情報を記憶する。記憶部１３０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。

【0025】

通信部１４０は、外部の装置との間で情報の送受信を行う。通信部１４０は、例えば、通信モジュールなどによって実現される。

【0026】

制御部１５０は、評価装置１００の各部の動作を制御する。制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、図示しない記憶部に記憶されたプログラムがＲＡＭ等を作業領域として実行されることにより実現される。制御部１５０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。制御部１５０は、ハードウェアと、ソフトウェアとの組み合わせで実現されてもよい。

【0027】

制御部１５０は、領域設定部１５１と、濃度設定部１５２と、第１評価部１５３と、第１比較部１５４と、第２評価部１５５と、第２比較部１５６と、基準確認部１５７と、を備える。

【0028】

領域設定部１５１は、燃料領域３０において上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定する。領域設定部１５１は、上部領域３１の領域長Ｌ１を下部領域３２の領域長Ｌ２以上の長さに設定する。領域設定部１５１は、図３に示すような、燃料領域３０を構成する燃料ペレット２５の整数倍の高さとなるように、上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定してもよい。

【0029】

領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を２４ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を１２ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を２４ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を２４ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を３６ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を２４ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を４８ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を３６ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を６０ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を３６ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を７２ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を３６ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を８４ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を３６ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、例えば、上部領域３１の領域長Ｌ１を９６ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２を６０ｃｍに設定する。領域設定部１５１は、上部領域３１の領域長Ｌ１を下部領域３２の領域長Ｌ２以上に設定するのであれば、その他の値に調整してもよい。

【0030】

濃度設定部１５２は、燃料領域３０において上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を設定する。濃度設定部１５２は、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を同じ濃度に設定する。濃度設定部１５２は、例えば、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を２ｗｔ％に設定する。濃度設定部１５２は、例えば、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を４ｗｔ％に設定する。濃度設定部１５２は、例えば、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を６ｗｔ％に設定する。濃度設定部１５２は、例えば、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を８ｗｔ％に設定する。濃度設定部１５２は、例えば、中央部領域３３のガドリニウム濃度が１０ｗｔ％である場合には、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、７ｗｔ％、および９ｗｔ％に設定してもよい。すなわち、濃度設定部１５２は、中央部領域３３のガドリニウム濃度よりも低い濃度であれば、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を、任意に設定してよい。

【0031】

第１評価部１５３は、燃料棒５０の主蒸気管破断時における評価を行う。具体的には、第１評価部１５３は、燃料棒５０における主蒸気管破断時のＤＮＢＲを評価する。ＤＮＢＲは、限界熱流束比（Departure from Nucleate Boiling Ratio）のことであり、伝熱効率のよい核沸騰から、加熱面が蒸気膜で覆われた膜沸騰への突然の遷移が起こる際の熱流束、すなわち限界熱流束（Departure from Nucleate Boiling）に関する比の値で表されるパラメータである。具体的には、ＤＮＢＲは、限界熱流束と、実際の熱流束との比で表される。

【0032】

第１評価部１５３は、燃料棒５０の燃料領域３０において領域設定部１５１で設定される上部領域３１及び下部領域３２の領域長と、濃度設定部１５２で設定される上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度の各組み合わせでＤＮＢＲの評価を行う。第１評価部１５３は、例えば、１３カ月以上の長サイクルにおける主蒸気管破断時のＤＮＢＲを評価する。第１評価部１５３は、例えば、約１５カ月、約１７カ月、及び１９カ月のサイクルにおける主蒸気管破断時におけるＤＮＢＲを評価する。

【0033】

第１比較部１５４は、ＤＮＢＲの評価結果を比較する。具体的には、第１比較部１５４は、軸方向において燃料領域のガドリニウム濃度が一様（例えば、一様に１０ｗｔ％）な燃料棒（以下、比較例と呼ぶ）のＤＮＢＲの評価結果と、第１評価部１５３による燃料棒５０のＤＮＢＲの評価結果とを比較する。

【0034】

図６は、第１実施形態と比較例のＤＮＢＲの比較結果を説明するための図である。評価データ８１において、「上部領域及び下部領域の領域長」は、燃料領域３０において上部領域３１及び下部領域３２のそれぞれの領域長を示す。「ガドリニウム濃度」は、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を示す。評価結果は、「改善」、「悪化」、「変化無」のいずれかで示す。「改善」は、燃料棒５０のＤＮＢＲの評価結果が比較例と比べて改善したことを示す。「悪化」は、燃料棒５０のＤＮＢＲの評価結果が比較例と比べて悪化したことを示す。「変化無」は、燃料棒５０のＤＮＢＲの評価結果が比較例と比べて差異が無いことを示す。

【0035】

例えば、上部領域３１の領域長が２４ｃｍ、下部領域３２の領域長が１２ｃｍ、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度が２ｗｔ％の燃料棒５０のＤＮＢＲの評価結果は、比較例と比べて、改善している。例えば、上部領域３１の領域長が２４ｃｍ、下部領域３２の領域長が１２ｃｍ、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度が４ｗｔ％の燃料棒５０のＤＮＢＲの評価結果は、比較例と比べて、変わらない。例えば、上部領域３１の領域長が４８ｃｍ、下部領域３２の領域長が３６ｃｍ、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度が２ｗｔ％の燃料棒５０のＤＮＢＲの評価結果は、悪化している。

【0036】

図７は、第１実施形態と比較例のＤＮＢＲの比較結果の詳細を説明するための図である。詳細データ８２は、約１５カ月、約１７カ月、及び１９カ月のサイクルにおける主蒸気管破断時におけるＤＮＢＲを評価したデータである。図７に示す第１実施形態の燃料棒５０の燃料領域３０は、上部領域３１の領域長が３６ｃｍ、下部領域３２の領域長が２４ｃｍ、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度が２ｗｔ％に設定されている。

【0037】

図７に示すように、約１５カ月のサイクルにおける主蒸気管破断時のＤＮＢＲは、比較例が１．４０であり、第１実施形態が１．５０である。約１７カ月のサイクルにおけるＤＮＢＲは、比較例が１．３４であり、第１実施形態が１．５４である。約１９カ月のサイクルにおけるＤＮＢＲは、比較例が１．４４であり、第１実施形態が１．６６である。

【0038】

すなわち、第１実施形態は、比較例と比較すると、ＤＮＢＲが０．１から０．２程度改善している。第１実施形態は、燃料領域３０に上部領域３１及び下部領域３２を設け、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を、中央部領域３３よりも低くすることにより、ＤＮＢＲを緩和している。

【0039】

図５に戻る。第２評価部１５５は、燃料棒５０の燃料健全性評価を行う。第２評価部１５５は、例えば、燃料棒５０のＰＣＩ評価と、燃料棒５０の腐食評価を行う。

【0040】

第２評価部１５５は、燃料棒５０の燃料領域３０において領域設定部１５１で設定される上部領域３１及び下部領域３２の領域長と、濃度設定部１５２で設定される上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度の各組み合わせでＰＣＩ評価及び腐食評価行う。具体的には、第２評価部１５５は、第１比較部１５４の比較結果のうち、ＤＮＢＲの評価結果が比較例よりも良好であった燃料領域３０の条件のみのＰＣＩ評価及び腐食評価を行ってもよい。

【0041】

第２比較部１５６は、ＰＣＩ評価及び腐食評価の評価結果を比較する。具体的には、第２比較部１５６は、比較例のＰＣＩ評価及び腐食評価の評価結果と、第２評価部１５５による燃料棒５０のＰＣＩ評価及び腐食評価の評価結果を比較する。第２比較部１５６は、比較結果のうち、比較例よりもＰＣＩ評価及び腐食評価の評価結果が優れている燃料領域３０の条件を抽出する。

【0042】

ＰＣＩ評価について説明する前に、燃料棒の軸方向における出力分布について説明する。図８は、燃料棒の軸方向における出力分布を説明するための図である。図８は、サイクルの初期と、サイクルの中期と、サイクルの末期の燃料棒の軸方向における出力分布を示す。図８の横軸は相対出力を示し、縦軸は軸方向の位置を示す。比較例は、燃料領域のガドリニウム濃度が軸方向において一様に１０ｗｔ％の燃料棒である。第１条件は、燃料領域３０において、上部領域３１の領域長Ｌ１が３６ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２が２４ｃｍ、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度が２ｗｔ％の燃料棒５０である。第２条件は、燃料領域３０において、上部領域３１の領域長Ｌ１が７２ｃｍ、下部領域３２の領域長Ｌ２が３６ｃｍ、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度は６ｗｔ％である。

【0043】

図８において、横軸は相対出力を示し、縦軸は軸方向の高さ（ｃｍ）を示す。図８に示すように、サイクルの初期では、比較例、第１条件、および第２条件のいずれにおいても、軸方向の中央部の出力が最も高く、上端部及び下端部に向かうにつれて出力が低くなる特性を有している。サイクルの中期では、第１条件、および第２条件では、ガドリニウム濃度の低い上部領域３１が燃え尽きるので、上部領域３１における出力が大きくなり、出力分布が歪む。具体的には、第２条件の方が、第１条件よりも上部領域３１における出力が大きくなり、歪みも大きくなる。サイクルの末期では、第１条件、および第２条件では、出力の歪みが緩和され、中央部領域３３の出力分布が平坦となる。サイクルの末期では、比較例の出力分布は、上部および下部で出力が大きくなり、中央部の出力が弱くなる出力分布となる。

【0044】

図９と、図１０とを用いて、第１実施形態に係るＰＣＩ評価について説明する。図９は、原子炉の過渡変化が起こった後の局所出力を示すグラフである。図１０は、原子炉の過渡変化が起こる前後の局所出力の差を示すグラフである。図９において、横軸は局所燃焼度（ＧＷｄ／ｔ）を示し、縦軸は局所出力（Ｐ）（ＫＷ／ｍ）を示す。図１０において、横軸は局所燃焼度（ＧＷｄ／ｔ）を示し、縦軸は過渡変化が起こる前後の局所出力の差（ΔＰ）（ＫＷ／ｍ）を示す。図９において、「白丸（〇）」は比較例の燃料棒の局所出力を示し、「白三角（△）」は第２条件の燃料棒の局所出力を示す。図１０において、白丸は比較例の燃料棒の過渡変化が起こる前後の局所出力の差を示し、白三角は第２条件の燃料棒の過渡変化が起こる前後の局所出力の差を示す。図９および図１０は、サイクル長が１９カ月における局所出力を示している。

【0045】

図９には、現行閾値線ＴＬ１と、新閾値線ＴＬ２とが示されている。図１０には、現行閾値線ＴＬ３と、新閾値線ＴＬ４とが示されている。現行の基準では、同一の局所燃焼度で、局所出力が現行閾値線ＴＬ１および現行閾値線ＴＬ３の両方を超えると、燃料棒がＰＣＩ破損する可能性が発生する。新しい基準では、同一の局所燃焼度で、局所出力が新閾値線ＴＬ２および新閾値線ＴＬ４の両方を超えると、燃料棒がＰＣＩ破損する可能性が発生する。現行閾値線は、サイクル長が現行の１３カ月における閾値を示し、新閾値線は、サイクル長を１９カ月とした場合の閾値を示す。

【0046】

図９に示すとおり、比較例において、局所燃焼度がＰの場合の局所出力は、現行閾値線ＴＬ１および新閾値線ＴＬ２の両方を超えている。図１０に示すとおり、比較例において、局所燃焼度がＰの場合の局所出力は、局所出力が新閾値線ＴＬ４を若干下回っているが、現行閾値線ＴＬ３を超えている。

【0047】

図９に示すとおり、第２条件において、局所燃焼度がＰの場合の局所出力は、現行閾値線ＴＬ１および新閾値線ＴＬ２の両方を超えている。図１０に示すとおり、第２条件において、局所燃焼度がＰの場合の局所出力は、現行閾値線ＴＬ３および新閾値線ＴＬ４の両方を下回っている。すなわち、第２条件は、比較例と比べて、ＰＣＩ評価の評価結果が改善されている。この場合、第２比較部１５６は、第２条件は、比較例よりもＰＣＩ評価の評価結果が優れていると判定する。言い換えれば、第２比較部１５６は、比較例よりもＰＣＩ評価の評価結果が優れている燃料棒の条件として、第２条件を抽出する。

【0048】

図１１と、図１２とを用いて、第１実施形態に係る腐食評価について説明する。図１１は、燃料棒の軸方向上部の局所出力の相対値を示すグラフである。図１２は、燃料棒の軸方向上部の腐食厚さの相対値を示すグラフである。

【0049】

図１１および図１２において、横軸は時間を示し、縦軸は腐食厚さの相対比を示している。図１１および図１２では、比較例の腐食厚さを１と相対化している。図１１に示すように、第１条件および第２条件は、それぞれ、サイクルの末期において局所出力が比較例と比べて出力値が低くなっている。図１２に示すように、サイクルの末期において、腐食厚さの相対値が低くなっている。すなわち、減肉量が減っている。例えば、サイクル長が１９カ月における減肉量は、比較例は９．４％、第１条件は８．９％、第２条件は９．２％となる。すなわち、第１実施形態では、サイクルの末期における、燃料棒の軸方向の局所出力を小さくすることで、燃料棒の腐食による減肉量を少なくすることができる。

【0050】

図５に戻る。基準確認部１５７は、主蒸気管破断事故時における評価の結果と、燃料棒の燃料健全性評価との評価の結果とが、予め定められた判断基準となる制限値を満足しているか否かを確認する。予め定められた判断基準とは、燃料棒を安全に使用することができる基準を満たしているか否かを確認する。

【0051】

図１３は、第１実施形態に係る燃料棒と、比較例との比較結果を示す表である。図１３において、「改善」は、燃料棒の主蒸気管破断事時における評価と、燃料棒の燃料健全性評価との両方が比較例よりも優れていることを示す。「変化無」は、燃料棒の主蒸気管判断事故時における評価と、燃料棒の燃料健全性評価との両方が比較例と差がないことを示す。「悪化」は、燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料棒の燃料健全性評価とのうちの少なくとも一方が比較例よりも悪化したことを示す。

【0052】

図１３に示すように、評価装置１００は、上部領域３１及び下部領域３２の領域長と、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度との各組み合わせについて網羅的に燃料棒の主蒸気管破断事時における評価と、燃料棒の燃料健全性評価とを行う。評価装置１００は、網羅的に燃料棒の主蒸気管破断事時における評価と、燃料棒の燃料健全性評価とを行うことで、比較例と比べて優れた条件の燃料棒の条件を抽出する。また、評価装置１００は、比較例と比べて優れた条件の燃料棒うち、主蒸気管破断事故時における評価と、燃料棒の燃料健全性評価との評価の結果とが、予め定められた判断基準となる制限値を満足している、燃料棒を抽出することができる。

【0053】

これにより、第１実施形態は、燃料領域３０の軸方向における中央部領域３３と、中央部領域３３よりもガドリニウム濃度の低い上部領域３１及び下部領域３２と、を有する燃料棒５０を得ることができる。第１実施形態の燃料棒５０は、主蒸気管破断事故時における評価と、燃料健全性評価との評価結果が、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料健全性評価との評価結果とに比べて良好である。第１実施形態の燃料棒５０は、主蒸気管判断事故時における評価の結果と、燃料健全性評価の結果とが、予め定められた判断基準を満足している。

【0054】

［評価方法］
図１４を用いて、第１実施形態に係る燃料棒の評価方法について説明する。図１４は、第１実施形態に係る燃料棒の評価方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0055】

まず、領域設定部１５１は、燃料棒５０の燃料領域３０において上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定する（ステップＳ１０）。次いで、濃度設定部１５２は、上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を設定する（ステップＳ１１）。次いで、第１評価部１５３は、ステップＳ１０及びステップＳ１１で設定された条件で、主蒸気管破断事故時における評価を行う（ステップＳ１２）。具体的には、第１評価部１５３は、ＤＮＢＲ評価を行う。

【0056】

第１比較部１５４は、主蒸気管破断事故時における評価結果が良好であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、第１比較部１５４は、主蒸気管判断事故時における評価結果が比較例の評価結果と比べて改善されているか否かを判定する。評価結果が良好であると判定された場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進む。評価結果が良好でないと判定された場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ１６に進む。

【0057】

ステップＳ１３でＹｅｓと判定された場合、第２評価部１５５は、燃料健全性評価を行う（ステップＳ１４）。具体的には、第２評価部１５５は、主蒸気管破断事故時における評価結果が良好であった燃料棒５０に対してＰＣＩ評価及び腐食評価を行う。

【0058】

第２比較部１５６は、燃料健全性評価の評価結果が良好であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、第２比較部１５６は、燃料健全性評価の評価結果が比較例の評価結果と比べて改善されているか否かを判定する。評価結果が良好であると判定された場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１７に進む。評価結果が良好でないと判定された場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ１９に進む。

【0059】

ステップＳ１３でＮｏと判定された場合、第１比較部１５４は、特性が比較例と比べて悪化した旨を示す評価結果を出力する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ２０に進む。

【0060】

ステップＳ１５でＹｅｓと判定された場合、第２比較部１５６は、特性が比較例と比べて改善した旨を示す評価結果を出力する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１８に進む。

【0061】

基準確認部１５７は、評価結果が制限値を満たすか否かを確認する（ステップＳ１８）。具体的には、基準確認部１５７は、主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認する。そして、ステップＳ２０に進む。

【0062】

ステップＳ１５でＮｏと判定された場合、第２比較部１５６は、特性が比較例と比べて悪化したまたは特性が変わらない旨を示す比較結果を出力する（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ２０に進む。

【0063】

制御部１５０は、評価方法の処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、制御部１５０は、評価方法の処理を終了する操作を受け付けた場合や、上部領域３１及び下部領域３２の領域長及び濃度の全ての条件の組み合わせについて評価した場合に、評価方法の処理を終了すると判定する。評価方法の処理を終了すると判定された場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、図１４の処理を終了する。評価方法の処理を終了しないと判定された場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、ステップＳ１０に進む。

【0064】

［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態において、比較例と比べて主蒸気管破断事故における評価および燃料健全性評価が改善した条件の燃料棒に対して、運転性の解析を行う。これにより、第２実施形態は、運転性が改善する燃料棒の条件を抽出する。

【0065】

具体的には、原子炉内に制御棒が挿入されることなどにより外乱が生じると、燃料棒５０において軸方向の出力分布が揺らいでしまう、キセノン振動と呼ばれる現象が発生し得る。第２実施形態では、比較例と比べて主蒸気管破断事故における評価および燃料健全性評価が改善した燃料棒のうち、更に、キセノン振動の発生が抑制される燃料棒の条件を抽出する。

【0066】

図１５を用いて、第２実施形態に係る評価装置の構成例について説明する。図１５は、第２実施形態に係る評価装置の構成例を示すブロック図である。

【0067】

図１５に示すように、評価装置１００Ａは、制御部１５０Ａが振動解析部１５８と、第３比較部１５９とを備える点で、図５に示す評価装置１００とは異なる。

【0068】

振動解析部１５８は、燃料棒５０の運転性の評価を行う。振動解析部１５８は、運転性の評価として、キセノン振動を解析する。振動解析部１５８は、例えば、主蒸気管破断事故における評価および燃料健全性評価が比較例と比べて改善した条件の燃料棒５０に対して、キセノン振動を解析する。振動解析部１５８は、例えば、２次元多群燃料集合体輸送計算コードおよび３次元２群拡散計算コートなどを用いて、キセノン振動の解析を行う。２次元多群燃料集合体輸送計算コードとしては、ＰＨＯＥＮＩＸ－Ｐが例示されるが、これに限定されない。３次元２群拡散計算コードとしては、ＡＮＣが例示されるが、これに限定されない。

【0069】

第３比較部１５９は、キセノン振動の解析結果を比較する。具体的には、第３比較部１５９は、比較例に係る燃料棒のキセノン振動の解析結果と、主蒸気管破断事故における評価および燃料健全性評価が比較例と比べて改善した条件の燃料棒５０に対するキセノン振動の解析結果とを比較する。第３比較部１５９は、比較例と比べてキセノン振動の発散性が改善した燃料棒５０の条件を抽出する。言い換えれば、第３比較部１５９は、比較例と比べて、キセノン振動が抑制される燃料棒５０の条件を抽出する。

【0070】

［評価方法］
図１６を用いて、第２実施形態に係る燃料棒の評価方法について説明する。図１６は、第２実施形態に係る燃料棒の評価方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0071】

ステップＳ３０からステップＳ３８の処理は、図１４に示すステップＳ１０からステップＳ１８の処理と同一なので、説明を省略する。

【0072】

ステップＳ３８の後、制御部１５０Ａは、キセノン振動の解析を行う（ステップＳ３９）。具体的には、振動解析部１５８は、主蒸気管破断事故における評価および燃料健全性評価が比較例と比べて改善した条件の燃料棒５０に対して、キセノン振動を解析する。そして、ステップＳ４０に進む。

【0073】

制御部１５０Ａは、キセノン振動の発散性は改善したか否かを判定する（ステップＳ４０）。具体的には、第３比較部１５９は、比較例に係る燃料棒のキセノン振動の解析結果と、ステップＳ３９の解析結果とを比較することで、キセノン振動の発散性は改善したか否かを判定する。キセノン振動の発散性が改善したと判定された場合（ステップＳ４０；Ｙｅｓ）、ステップＳ４１に進む。キセノン振動の発散性が改善したと判定されない場合（ステップＳ４０；Ｎｏ）、ステップＳ４３に進む。

【0074】

ステップＳ４０でＹｅｓと判定された場合、制御部１５０Ａは、キセノン振動の発散性が改善した燃料棒の条件を出力する（ステップＳ４１）。具体的には、第３比較部１５９は、比較例と比べてキセノン振動の発散性が改善した燃料棒５０の上部領域３１及び下部領域３２の領域長と、ガドリニウム濃度の条件を出力する。言い換えれば、第３比較部１５９は、比較例と比べて運転性が向上した燃料棒５０の条件を抽出する。そして、ステップＳ４３に進む。

【0075】

ステップＳ４２およびステップＳ４３の処理は、図１４に示すステップＳ１９およびステップＳ２０の処理と同一なので、説明を省略する。

【0076】

図１６に示すように、第２実施形態では、主蒸気管破断事故における評価および燃料健全性評価が比較例と比べて改善した条件の燃料棒５０に対して、キセノン解析を行うことで運転性の評価を行う。これにより、第２実施形態では、比較例と比べて、蒸気管破断事故における評価および燃料健全性評価が改善し、かつ運転性が改善する燃料棒５０の条件を抽出することができる。

【0077】

各実施形態に記載の評価方法、評価装置、燃料棒、およびプログラムは、例えば以下のように把握される。

【0078】

第１の態様の評価方法は、原子炉に装荷される燃料棒５０の燃料領域３０の軸方向における上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定するステップと、燃料領域３０の軸方向における上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を、中央部領域３３のガドリニウム濃度よりも低く設定するステップと、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価を行うステップと、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップと、燃料棒５０の燃料健全性評価を行うステップと、燃料棒５０の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップと、燃料棒５０の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認するステップと、を含む。

【0079】

この構成によれば、燃料棒５０において、上部領域３１及び下部領域３２の領域長およびガドリニウム濃度を設定し、主蒸気管破断事故時における評価と、燃料健全性評価とを行うことができる。これにより、燃料棒５０における各評価結果と、燃料領域のガドリニウム濃度が軸方向において一様な燃料棒の評価結果とを比較することができるので、上部領域３１及び下部領域３２の領域長及びガドリニウム濃度を良好に設定することができる。

【0080】

第２の態様の評価方法は、燃料棒５０の燃料健全性評価を行うステップと、燃料棒５０の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップとは、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップにおいて、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価の方が良好であると判定された場合に行う。これにより、主蒸気管破断事故時における評価の評価結果が良好な燃料棒５０に対してのみ燃料健全性評価を行うことができるので、より効率的に評価を行うことができる。

【0081】

第３の態様の評価方法は、燃料棒５０の主蒸気管判断事故時における評価を行うステップでは、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時におけるＤＮＢＲ評価を行い、燃料棒５０の燃料健全性評価を行うステップでは、燃料棒５０のＰＣＩ評価及び腐食評価を行う。これにより、ＤＮＢＲ評価、ＰＣＩ評価、及び腐食評価のような、具体的な評価を行うことができる。

【0082】

第４の態様の評価方法は、上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定するステップでは、上部領域３１の領域長を下部領域３２の領域長以上の長さに設定する。これにより、上部領域３１の領域長を、下部領域３２の領域長以上にした様々な条件で評価を行うことができる。

【0083】

第５の態様の評価方法は、上部領域３１のガドリニウム濃度と、下部領域３２のガドリニウム濃度とは、同じである。これにより、上部領域３１のガドリニウム濃度と、下部領域３２のガドリニウム濃度とを同じにすることで、効率的に評価を行うことができる。

【0084】

第６の態様の評価方法は、上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定するステップでは、上部領域３１及び下部領域３２の領域長を、それぞれ、燃料ペレットの高さに比例し設定する。これにより、上部領域３１及び下部領域３２のそれぞれの領域長を燃料ペレットの高さで調整することができるので、燃料棒５０の製造時における上部領域３１及び下部領域３２のそれぞれの領域長の設定が容易になる。

【0085】

第７の態様の評価方法は、主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足する燃料棒５０に対して、キセノン振動解析を実行するステップと、燃料棒５０と燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒のキセノン振動解析の解析結果と比較するステップと、更に含む。これにより、主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足する燃料棒５０のうち、運転性が向上する燃料棒５０の条件を抽出することができる。

【0086】

第８の態様の評価装置は、原子炉に装荷される燃料棒５０の燃料領域３０の軸方向における上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定する領域設定部１５１と、燃料領域３０の軸方向における上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を、中央部領域３３のガドリニウム濃度よりも低く設定する濃度設定部１５２と、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価を行う第１評価部１５３と、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較する第１比較部１５４と、燃料棒５０の燃料健全性評価を行う第２評価部１５５と、燃料棒５０の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較する第２比較部１５６と、燃料棒５０の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認する基準確認部１５７と、を備える。

【0087】

第９の態様のプログラムは、原子炉に装荷される燃料棒５０の燃料領域３０の軸方向における上部領域３１及び下部領域３２の領域長を設定するステップと、燃料領域３０の軸方向における上部領域３１及び下部領域３２のガドリニウム濃度を、中央部領域３３のガドリニウム濃度よりも低く設定するステップと、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価を行うステップと、燃料棒５０の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価とを比較するステップと、燃料棒５０の燃料健全性評価を行うステップと、燃料棒５０の燃料健全性評価と、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の燃料健全性評価とを比較するステップと、燃料棒５０の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足するかを確認するステップと、をコンピュータに実行させる。

【0088】

第１０の態様の燃料棒は、燃料棒５０であって、軸方向における燃料領域３０の中央部領域３３と、中央部領域３３よりもガドリニウム濃度の低い燃料領域３０の上部領域３１及び下部領域３２と、を有し、主蒸気管破断事故時における評価と、燃料健全性評価との評価結果が、それぞれ、燃料領域のガドリニウム濃度が一様な燃料棒の主蒸気管破断事故時における評価と、燃料健全性評価との評価結果とに比べて良好であり、かつ前記燃料棒の主蒸気管破断事故における評価と、燃料健全性評価の結果とが判断基準となる制限値を満足する。

【0089】

以上、本開示の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0090】

１ 燃料集合体
１０ セル
１５ 燃料棒
１８ グリッド
１９ 上部ノズル
２０ 下部ノズル
２５ 燃料ペレット
２６ 被覆管
２７ スプリング
３０ 燃料領域
３１ 上部領域
３２ 下部領域
３３ 中央部領域
４０，５０ 燃料棒
６０ 制御棒
７０ 炉内計装用検出器
１００ 評価装置
１１０ 入力部
１２０ 出力部
１３０ 記憶部
１４０ 通信部
１５０ 制御部
１５１ 領域設定部
１５２ 濃度設定部
１５３ 第１評価部
１５４ 第１比較部
１５５ 第２評価部
１５６ 第２比較部
１５７ 基準確認部
１５８ 振動解析部
１５９ 第３比較部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】