ATRIUM^TM Fuel – Continuous Upgrading for High Duty BWR Plants

Combustible ATRIUM^TM - Amélioration permanente pour les réacteurs à eau bouillante fortement sollicitants

¹ AREVA, AREVA NP GmbH (Germany)
² AREVA, AREVA NP Inc. (USA)
³ AREVA, AREVA NP S.A.S. (France)

Abstract

The evolution of BWR fuel assemblies over the last forty years was driven by improvement of plant economics in combination with a substantial increase of fuel assembly burnup from 30 MWd/kgU up to 70 MWd/kgU. Additional thermal margins obtained by transition from 7x7 to 10x10 lattices were consumed in more efficient core loadings. Despite increasingly demanding operating conditions, the failure rate for BWR fuel could be significantly reduced and has reached a low level. Debris fretting and pellet cladding interaction (PCI) are the main causes for fuel failures and require further design improvement efforts. AREVA developed in the frame of the DELTA project the next generation BWR fuel assembly with the clear goal to realize a problem- and failure-free product. Furthermore, the new fuel must be suited to reactor power uprates from 10% up to 30%, which the majority of BWRs worldwide will have completed by the year 2015 and which will limit flexibility of operation of today’s fuel assemblies. The combination of these requirements resulted in the development of the ATRIUM^TM 11 which will be available to the market by the year 2012.

Résumé

L’évolution des assemblages combustibles pour réacteurs à eau bouillante (REB) au cours des quarante dernières années a été marquée par l’élévation de la rentabilité économique du réacteur ainsi que par une augmentation substantielle du taux de combustion de l’assemblage passant de 30 MWj/kgU à 70 MWj/kgU. Les marges thermiques supplémentaires résultant de l’évolution de la taille des réseaux de crayons du 7 x 7 au 10 x 10 ont été consommées par des chargements de coeur plus efficaces. En dépit de conditions d’exploitation de plus en plus sollicitantes, le taux de défaillance du combustible REB a pu être diminué de manière significative pour atteindre un niveau faible. L’usure vibratoire de la gaine par des débris et l’interaction pastille de combustible-gaine sont les causes principales de défaillance du combustible et nécessitent des efforts supplémentaires d’amélioration de la conception. Dans le cadre du projet DELTA, AREVA NP a développé la génération suivante d’assemblage combustible pour REB avec pour objectif la mise au point d’un produit qui ne présenterait plus de problème ni de défaillance. De plus, le nouveau combustible devra être capable de s’adapter à des augmentations de puissance de 10 % à 30 %, qui devraient intervenir sur la plus grande partie des REB dans le monde entier d’ici 2015 et qui limiteront la flexibilité en fonctionnement des assemblages combustibles actuels. L’association de toutes ces exigences a conduit au développement de l’ATRIUM^TM 11 qui sera disponible sur le marché en 2012.