CN1321987A - 燃料集合体收容装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可有效吸收中子、以高密度收容使用后燃料、构造材成本低的燃料集合体收容装置。若干分隔板沿轴方向纵横地插入圆筒形金属笼内,形成格子状的若干方筒状燃料匣。在包含横穿中心点C直交的XY2轴、具有至少2个燃料匣的宽度、沿半径方向上线状延伸的粗线所示的十字形空间内,在相向配置着的燃料匣与分隔板之间设有中子吸收体。构成十字形空间的燃料匣的分隔板,用强化框材固接在金属笼的内面。

Description

燃料集合体收容装置

本发明涉及燃料集合体收容装置，特别涉及能充分确保临界安全性、高效地收容很多使用后的燃料集合体的燃料集合体收容装置。

在原子炉中使用后的燃料集合体(以下称为使用后燃料)，在原子炉设施内冷却了一定期间后，收容在称为运送容器的运送重屏蔽容器(以下称为重屏蔽容器cask)内，运到再处理工场进行再处理，或者收容在运送重屏蔽容器、运送兼储藏用重屏蔽容器等内，运到中间储藏设施，经长期冷却后，进行再处理或最终处理。

这种情况下，希望在重屏蔽容器内能收容很多使用后燃料。其理由是希望减少高价的重屏蔽容器的使用数目，如果重屏蔽容器数目多，则运送次数就多，产生事故的可能性高。另外，如果重屏蔽容器的使用次数多，辐照量也多。

用一定大小的重屏蔽容器等的燃料集合体收容装置，收容很多使用后燃料时，如果冷却期间短，则散热和放射线遮蔽问题尤为重要，如果冷却期间长，则临界安全性尤为重要。

冷却期间长时，要求燃料集合体收容装置能确保充分的临界安全性，并在有限的空间内收容更多使用后燃料。为此，采用在不锈钢(以下称为SUS)中添加了硼(B)的材料(称为B-SUS材)，以加大中子吸收率，确保临界安全性。

B-SUS材中的B添加率不足0.5％时，与不含B的SUS的机械性质及加工性质没有显著差别，硼添加率随着燃料初期浓缩度的增高而要求加大，要求添加大大超过0.5％的B。

但是，B的添加率加大后，B-SUS材变硬变脆，耐冲击力的强度不足，而且加工也困难。如果采用将硼10(B10)浓缩后的浓缩硼，虽然能大大缓和上述问题，但是材料的价格非常高。

下面，以收容沸腾水型原子炉(以下称为BWR)的燃料集合体为例，具体说明。

图39(a)是BWR的燃料集合体1的燃料束7的立体图。图39(b)是表示在(a)中复盖着槽钢盒(チヤンネルボツクス)8状态的上半部分。即，燃料集合体1，是采用与把手2一体化的上部钢垫板3、下部钢垫板4和格子状的燃料隔撑5，将许多燃料棒6捆成一体，构成燃料束7。

如图39(b)所示，燃料束7收容在槽钢盒8的内部，作为一个整体构成燃料集合体1。为了将槽钢盒8与燃料束7一体化，安装了槽钢扣件9(以下称为扣件)。在槽钢盒8的上部外面安装着衬垫(パツド)10。装在槽钢盒8上的衬垫10和扣件9，用于确保原子炉内未图示控制棒的插拔空间。因此，扣件9有两种功能。

在燃料束7的中央部，如图40所示，除了燃料棒6外还配置着2根水棒6a。

在现有的加压水型原子炉(以下称为PWR)的燃料集合体上，由于未安装着槽钢盒，所以，PWR燃料集合体中，燃料集合体就是燃料束。

图40是表示将图39(b)所示的燃料集合体1，收容在燃料集合体收容装置11的一个燃料匣(cell)12内状态的横断面局部放大图。即，燃料匣12是由若干带状分隔板13纵横地组合而构成的，这些燃料匣12组合为格子状，构成燃料集合体收容装置11。由纵方向和横方向的带板形成棋盘格状的带状分隔板13，通常由SUS构成。

燃料集合体设置在水中时，在水棒6a中充满水，中子有效增殖系数被增大。

在槽钢盒8的外周，由于存在着扣件9和衬垫10，所以形成比较大的空隙15，成为燃料集合本1的收容数减少的因素。另外，当水侵入该空隙15时，水作为中子减速材，可能会使燃料集合体收容装置11中的中子有效增殖系数增大(使临界安全性降低)。

已往的燃料集合体收容装置11中，根据需要在通常的SUS制燃料匣分隔板13中，添加了硼(B)，这样可抑制中子有效增殖系数的增大。

图41是表示已往燃料集合体收容装置的、收容使用后燃料的部分即金属制容器(笼)16的横断面图。在圆筒形的笼16内，将分隔板13设置成格子状，形成多个呈格子状排列燃料匣12。目前使用着的BWR燃料集合体用笼16中，可收容52个燃料集合体，但该图中，作为尺寸上可容许的一例，燃料匣12的数目增加到69个。

近年来，要求对使用后燃料更有效地运送以及中间储藏，希望有一种低价且具备充分机械强度、确保上述临界安全性、在有限的空间内能收容许多使用后燃料的燃料集合体收容装置。

但是，要想把图41所示的燃料集合体收容装置中的燃料匣12的数目，增加到76个时，如图42所示，用虚线所示的已往大小的笼16是不能收容的，如实线所示地，必须要采用加大直径后的笼17。

将笼16的直径加大后，构成外周的遮蔽体兼坠落冲击缓冲体就完全不能使用，所以不实用。从这一点可见，紧密地收容燃料集合体的必要性是一个紧迫的课题。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种燃料集合体收容装置，特别是提供直接收容燃料集合体的金属制容器(笼)。该燃料集合体收容装置，通过减少收容燃料集合体的金属制方管的使用数，代表的为减少在不锈钢中添加了中子吸收材例如硼(B)的B-SUS管的使用数，或减少B的添加率，可降低构造材的成本，可以用低价的状态，有效地将中子吸收材、例如B用于中子吸收，而且，能以高密度收容使用后燃料或新燃料。这里，燃料集合体收容装置，可以作为燃料运送容器、运送兼储藏容器，但不作为构成这些容器外周部的放射线遮蔽体。

本发明是通过以下技术方案来实现的：本发明提供一种燃料集合体收容装置，若干带状分隔板沿轴方向纵横地插入圆筒形的金属笼内，形成格子状的若干方筒状燃料匣，在上述若干燃料匣之中，在从横断面看包含横穿中心点直交的X Y 2个轴、并且沿半径方向直线状延伸的十字形空间内，在离开中心点均匀距离的位置，在对称形排列的燃料匣与上述分隔板之间配置着若干中子吸收体，同时，上述若干分隔板的上部或上下部的板材厚度，比其它部分的板材厚。

在上述金属笼的内面与除了上述若干燃料匣内的上述若干分隔板之间的间隙内，充填热传导性材料，并且，将上述若干分隔板的端部固接在金属笼的内面。

将上述若干分隔板的上端部的高度，设定为在槽钢扣件和衬垫中，至少不与槽钢扣件干扰的高度，上述槽钢扣件和衬垫固定在燃料集合体的槽钢盒上端部。

将上述若干分隔板的上端部横断面尺寸，限定为可以收容卸下了燃料集合体槽钢盒的燃料束的尺寸。

上述中子吸收材，是将碳化硼直接或间接地充填在不锈钢制平板状容器内而形成的。

上述燃料匣的至少一部分，用上述若干分隔板构成，在该若干分隔板中的燃料集合体的上半部分，即残留核分裂性物质高的部分，安装含有中子吸收材的分隔板。

上述若干分隔板由含有中子吸收物质的板和不含中子吸收物质的构成，不含中子吸收物质的板，在上述燃料匣相邻面上，轴方向高度不同。

本发明还一个一种燃料集合体收容装置，若干带状分隔板沿轴方向纵横地插入圆筒形的金属笼内，形成格子状的若干方筒状燃料匣，构成横断面与燃料集合体的槽钢盒大体相同的方形超大型匣，这些若干个超大型匣之中，在包含从横断面看横穿中心点直交的XY2个轴、并且沿半径方向直线状延伸的约十字形空间内，在距中心点约等距离的位置呈对称形排列的上述超大型匣的一部分上，配置着若干中子吸收体，或装有含中子吸收物质的金属板。

把高度设定为在槽钢扣件和衬垫中至少不与槽钢扣件干扰的分隔板，至少配置在上述十字形空间内。上述槽钢扣件和衬垫固定在上述槽钢盒的上端部。

在筒状金属制容器内，配置多个金属制方管，在上述多个金属制方管的至少一部分上，一体地固定若干个金属制方管，构成超大型匣，上述超大型匣的若干个金属制方管之中，至少一部分金属制方管含有中子吸收材。

上述含有中子吸收材的金属制方管，是将含有吸收材的吸收材金属板装在金属制方管的至少一部分上而形成的。

在筒状金属制容器内，配置多个金属制方管，在上述多个金属制方管的至少一部分上，一体地固定若干个金属制方管，构成超大型匣，上述超大型匣，是在一方的金属制方管与另一方的金属制方管间，夹设平板状中子吸收材而构成的。

上述金属制方管是不锈钢制，中子吸收材的硼的含有率在0.7％以下。

上述金属制方管，由外侧形状约相同、内侧形状不同的厚壁金属制方管部和薄壁金属制方管部构成，在形成上述厚壁金属制方管部的厚壁不锈钢管中，添加了0.7％以下的中子吸收材硼。

将上述若干金属制方管组成束状而构成若干超大型匣，结合这些超大型匣的结合部件，除了上述结合部件结合部外，不伸出于超大型匣横断面宽度的外形表面。

在上述结合部，伸出于上述超大型匣横断面宽度外形表面的结合部件，在上述超大型匣的水平方向面不同，与设在相邻的其它超大型匣侧面的另一结合部件，其轴方向高度不同。

在筒状金属制容器内，配设第1金属制方管和第2金属制方管；上述第1金属制方管完全不含中子吸收材、或者即使含有中子吸收材其含有量也在不妨碍强度和加工性的范围以内；上述第2金属制方管的一侧面上安装着中子吸收材浓度高的吸收材金属板，但使其吸收材浓度高的程度为不影响机械强度的程度；将4根上述的第2金属制方管配置成十字形，使吸收材金属安装面相向而形成的空间，与上述金属制方管的内面大体相同，同时，在各四角空间部，配置上述第1金属制方管，将共计8根金属制方管固定成一体构成超大型匣，将该超大型匣配置在上述金属制容器内的至少一部分。

在筒状金属制容器内，配设第1金属制方管和第2金属制方管；上述第1金属制方管完全不含中子吸收材、或者即使含有中子吸收材其含有量也在不妨碍强度和加工性的范围以内；上述第2金属制方管的一侧面上安装着中子吸收材浓度高的吸收材金属板，但使其吸收材浓度高的程度为不影响机械强度的程度；用8根第1金属制方管包围1根第2金属制方管并固接，构成确保强度的9体型超大型匣，将该9体型超大型匣配置在上述金属制容器内的至少一部分。

收容多个燃料集合体的收容部的大部分，是把若干金属制方管组成为一体的超大型匣而构成的，配置在中央部的超大型匣，收容了上述燃料集合体时，从把手侧起，至少在全长1/2范围内，被充填了中子吸收材的中子吸收材充填板包围。

在筒状金属制容器内，把可收容3×3排列的9个燃料集合体的9体型超大型匣，在中央配置一个，在其前后左右，配置4个，共5个；在上述中央的9体型超大型匣与上述前后左右的9体型超大型匣之间，配置充填了中子吸收材的中子吸收材充填板，在由相邻的、外周的超大型匣挟入的空间内，配置金属制方管。

上述中子吸收材充填板，是在平板状的不锈钢制容器内，充填碳化硼粉粒而构成的。

为了实现上述目的，本发明的燃料集合体收容装置，若干带状分隔板沿轴方向纵横地插入圆筒形的金属笼内，形成格子状的若干方筒状燃料匣，其特征在于，在上述若干燃料匣之中，在包含从横断面看横穿中心点直交的XY2个轴、并且沿半径方向直线状延伸的十字形空间内，在离开中心点均匀距离的位置，在对称排列的燃料盒与上述分隔板之间配置若干中子吸收体，同时，上述若干分隔板的上部或上下部的板材厚度，比其它部分的板材厚。

根据本发明，由于将靠近外周的燃料匣移到与金属笼内接的位置，可提高金属笼的强度。另外，把可低成本制作的、收容了中子吸收材的平板状中子吸收体，配置在十字形空间内，可以减低例如SUS分隔板中所必须含的B浓度，或者可以不添加B，能提高强度并且降低成本。

另外，分隔板之中，除了上部或上下部轴方向一定宽度部分外，其余部分的板厚比上部或上下部的板厚薄，即，加厚上部或上下部的板厚，在向燃料匣内插入或拔出时，可容许横断面尺寸因燃料集合体的弯曲、扭曲而增大。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，在上述金属笼的内面与除了上述若干燃料匣内的上述若干分隔板间的间隙内，充填热传导性材料，并且，将上述若干分隔板的端部固接在金属笼的内面。

根据该发明，由于充填了热传导性材料，所以可将使用后燃料集合体的热散出，另外，通过将金属笼内面与若干分隔板的两端部固接，更加提高燃料集合体收容装置的强度。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，槽钢扣件和衬垫固定在燃料集合体的槽钢盒上端部，将上述若干分隔板的上端部，设定为至少不与槽钢扣件干扰的高度。

根据本发明，由于槽钢扣件的横方向宽度比衬垫的宽度大，至少可削除槽钢扣件大于衬垫部分的横断面，可以使燃料集合体紧密化。如果也不与衬垫干扰，则可更加紧密化。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，将上述若干分隔板的上端部横断面尺寸，限定为可以收容卸下了燃料集合体槽钢盒的燃料束的尺寸。

根据本发明，可更加使收容密度紧密化。当燃料集合体收容装置配置在水中时，大幅度地抑制水侵入的体积，可有效地抑制有效增殖系数的增大。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述中子吸收材，是将碳化硼(B4C)直接或间接地充填在不锈钢制平板状容器内而形成的。

根据本发明，在BWR中，用低价的B4C粉末作为控制棒的中子吸收材，可将足够量的硼(B)导入燃料集合收容装置中，可实现低价且确保充分的未临界度(临界安全性)。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述燃料匣的至少一部分，由上述若干分隔板构成，在该若干分隔板中的燃料集合体的上半部分即残留核分裂性物质浓度高的部分，安装含有中子吸收材的分隔板。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述若干分隔板由含中子吸收物质的板和不含中子吸收物质的板构成，不含中子吸收物质的板，在上述燃料匣相邻面，轴方向高度不同。

根据本发明，燃料集合体的上半部分、即残留核分裂性物质浓度高的部分的未临界度低的部分，采用含中子吸收材的燃料匣分隔板，所以，可有效地确保未临界度。不含中子吸收物质的板的轴方向高度，在燃料匣的相邻面不同，可抑制未临界度的降低。

本发明的燃料集合体收容装置，若干带状分隔板沿轴方向纵横地插入圆筒形的金属笼内，形成格子状的若干方筒状燃料匣，其特征在于，构成横断面与燃料集合体的槽钢盒约相同的方形超大型匣，这些若干个超大型匣之中，在从横断面看包含横穿中心点直交的XY2个轴、并且沿半径方向直线状延伸的约十字形空间内，在距中心点约等距离的位置呈对称形排列的上述超大型匣的一部分，配置着若干中子吸收体，或装有含中子吸收物质的金属板。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，槽钢扣件和衬垫固定在上述槽钢盒的上端部，把设定为至少不与槽钢扣件干扰的分隔板，至少配置在上述十字形空间内。

根据本发明，确保机械强度的超大型匣、和确保临界安全性的超大型匣，发挥各自功能地构成为一体，所以可同时保证机械强度和临界安全性，并且实现高度紧密化。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配置多个金属制方管，在上述多个金属制方管的至少一部分上，一体地固定若干个金属制方管，构成超大型匣，上述超大型匣的若干个金属制方管之中，至少一部分金属制方管含有中子吸收材。

根据本发明，不含中子吸收材的金属制方管结合成一体，起到保证强度的作用，含中子吸收材的金属制方管，起到抑制中子增殖系数的作用，所以，可同时保证制造性、强度和未临界性。这些特性对于能紧密的收容燃料集合体是至关重要的条件。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述含有中子吸收材的金属制方管，是将含有吸收材的吸收材金属板装在金属制方管的至少一部分上而形成的。

根据本发明，收容燃料集合体的、不含中子吸收材的金属制方管、和装有含中子吸收材的吸收材金属板的第2金属制方管，固结为一体，可提高强度，并且对吸收材金属板不作用力。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配置多个金属制方管，在上述多个金属制方管的至少一部分上，一体地固定若干个金属制方管，构成超大型匣，上述超大型匣，是在一方金属制方管与另一方金属制方管间，夹设平板状中子吸收材而构成的。

根据本发明，具有与上述发明同样的作用效果。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述金属制方管是不锈钢制，中子吸收材硼的含有率在0.7％以下。

根据本发明，硼含率在0.7％以下的不锈钢，可用现有技术制造，加工容易，强度和脆性没有问题。也可以根据所收容的燃料集合体的核分裂性物质的量，减低该含有率。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述金属制方管，由外侧形状约相同、内侧形状不同的厚壁金属制方管部和薄壁金属制方管部构成，在形成上述厚壁金属制方管部的厚不锈钢管中，添加了0.7％以下的中子吸收材即硼。

根据本发明，在确保加工性和强度的范围内，往不锈钢中添加中子吸收材硼，通过增加厚度可确保硼的添加绝对量，所以，可同时保证制造性、强度和未临界性。这些特性对于能紧密地收容燃料集合体是至关重要的条件。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，将上述若干金属制方管组成束状而构成若干超大型匣，结合这些超大型匣的结合部件，除了结合部件结合部外，不伸出于超大型匣横断面宽度的外形表面。

根据本发明，可将超大型匣结合部件占据的金属制容器(笼)横断面的面积，限定为最小，所以，可最大限度地抑制往金属制容器内收容的燃料集合体数的减少。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，在上述结合部，伸出于上述超大型匣横断面宽度外形表面的结合部件，在上述超大型匣的水平方向面不同，与设在相邻的其它超大型匣侧面的另一结合部件，其轴方向高度不同。

根据本发明，当要求更加提高超大型匣的强度时，将方管结合部件包围超大型匣，这时，使方管结合部件的安装轴方向高度，在超大型匣的侧面不同，可将占据金属制容器(笼)横断面的面积，限定为最小，所以可最大限度地抑制收容到金属制容器内的燃料集合体数的减少。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配设第1金属制方管和第2金属制方管；上述第1金属制方管完全不含中子吸收材、或者即使含有中子吸收材其含有量也在不妨碍强度和加工性的范围以内；上述第2金属制方管的一侧面上安装着中子吸收材浓度高的吸收材金属板，但其吸收材浓度为不影响机械强度的程度；将4根上述的第2金属制方管配置成十字形，使吸收材金属安装面相向而形成的空间，与上述金属制方管的内面约相同，同时，在各四角空间部，配置上述第1金属制方管，将共计8根金属制方管固定成一体构成超大型匣，将该超大型匣配置在上述金属制容器内的至少一部分。

根据本发明，在8根不含中子吸收材或虽然微量添加了但加工性和强度好的金属制方管中，在4根的一侧面，用焊接固定含多量中子吸收材的吸收材金属板，在中央配置被吸收材金属板包围的一个燃料集合体。由此，固接成一体的8根金属制充分确保强度，含有多量中子吸收材的吸收材金属板，不需要复杂的加工，也不要求机械强度，所以专用于抑制中子增殖系数。

即，根据本发明，可确保机械强度和临界安全性，抑制中子增殖系数的效果更加得到提高。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配设第1金属制方管和第2金属制方管；上述第1金属制方管完全不含中子吸收材、或者即使含有中子吸收材其含有量也在不妨碍强度和加工性的范围以内；上述第2金属制方管的一侧面上安装着中子吸收材浓度高的吸收材金属板，但其吸收材浓度为不影响机械强度的程度；用8根第1金属制方管包围1根第2金属制方管并固接，构成确保强度的9体型超大型匣，将该9体型超大型匣配置在上述金属制容器内的至少一部分。

根据本发明，与上述本发明同样地，用中央的一根抑制中子增殖系数，用外周的8根金属制方管确保强度。中子增殖系数的抑制效果与以下说明的本发明一起显著提高。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，收容燃料集合体的收容部的大部分，是把若干金属制方管形成为一体的超大型匣，再将超大型匣组合而构成的，配置在中央部的超大型匣，收容着上述燃料集合体时，从把手侧起，至少在全长1/2范围内，被充填了中子吸收材的中子吸收材充填板包围。

根据本发明，在燃料集合体轴方向长度上的至少核分裂物质浓度高的部分，配置上述的中子吸收板，显著提高中子增殖系数的抑制效果。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，把3×3排列的可收容9个燃料集合体的9体型超大型匣，在中央配置一个，在其前后左右，配置4个，共5个。在上述中央的9体型超大型匣与上述前后左右的9体型超大型匣之间，配置充填了中子吸收材的中子吸收材充填板，在由相邻的、外周的超大型匣挟入的空间内，配置金属制方管。

根据本发明，不只配置5个超大型匣，由于配置多个收容燃料集合体的金属制方管，所以可收容更多的燃料集合体。

本发明的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述中子吸收材充填板，是在平板状的不锈钢制容器内，充填碳化硼粉粒而构成的。

根据本发明，构造和制造简单，可制作能大量充填中子吸收材硼粉粒的中子吸收板。

另外，金属制方管的横断面，限定为能收容取下槽钢盒(该槽钢盒构成燃料集合体的外周)后的尺寸，由于没有槽钢盒，所以燃料集合体的收容数显著增加。

另外，收容燃料集合体的金属制方管的高度，限定为不与扣件(该扣件用于固定槽钢盒)干扰的高度，可节约扣件横断面占据的空间。

另外，含有或安装了中子吸收材的、收容燃料集合体的金属制方管，在从把手起的至少全长1/2范围内含有或安装了吸子吸收材，可有效地抑制燃料集合体收容装置的中子增殖系数。

以下结合附图详细说明本发明的实施例。

图1(a)是表示本发明燃料集合体收容装置第1实施例的横断面图，图1(b)是说明(a)中的十字形空间的概略图，图1(c)是表示(a)中的中子吸收体的立体图。

图2是表示把燃料集合体插入图1中燃料匣内状态的只表示了上部的立体图。

图3是将图2从上部剖切表示的横断面图。

图4是表示本发明第2实施例要部的立体图。

图5是表示本发明第3实施例要部的立体图。

图6是表示本发明第4实施例要部的横断面图。

图7是表示本发明第5实施例的横断面图。

图8是表示本发明第6实施例的横断面图。

图9是表示本发明第6实施例之另一例的横断面图。

图10是表示本发明第7实施例的横断面图。

图11是表示本发明第7实施例之另一例的横断面图。

图12是表示本发明第8实施例的横断面图。

图13是表示本发明第8实施例之另一例的横断面图。

图14是说明本发明燃料集合体收容装置第9实施例的、用局部横断面表示的平面图。

图15是表示配设在图14所示金属制容器内的第一种9体型超大型匣的平面图。

图16是把沸腾水型燃料集合体插入金属制方管内状态的只表示了上部的立体图。

图17是表示在图16中把燃料集合体插入金属制方管内状态的放大横断面图。

图18是说明本发明第10实施例要部的立体图。

图19是说明图18中另一例的立体图。

图20是说明本发明第11实施例的超大型匣的平面图。

图21是说明第9实施例中确保整体强度的平面图。

图22是说明本发明第12实施例的展开图，沿图14A-A线方向展开，用纵断面图表示中心线左侧、用侧面图表示右侧。

图23是表示适用于本发明实施例的2体型超大型匣的平面图。

图24是表示适用于本发明实施例的4体型超大型匣的平面图。

图25是表示适用于本发明实施例的第三种9体型超大型匣的平面图。

图26是表示适用于本发明实施例的第四种9体型超大型匣的平面图。

图27是表示适用于本发明实施例的第五种9体型超大型匣的平面图。

图28是表示适用于本发明实施例的第六种9体型超大型匣的平面图。

图29是表示适用于本发明实施例的第七种9体型超大型匣的平面图。

图30是表示适用于本发明实施例的第一种16体型超大型匣的平面图。

图31是表示适用于本发明实施例的第二种16体型超大型匣的平面图。

图32是表示适用于本发明实施例的第三种16体型超大型匣的平面图。

图33是表示适用于本发明实施例的第四种16体型超大型匣的平面图。

图34是本发明第13实施例的燃料集合体收容装置的平面图，该装置中配置了5个4体型超大型匣，可收容52个燃料集合体。

图35是本发明第14实施例的燃料集合体收容装置的平面图，该装置中配置了5个9体型超大型匣和4个4体型超大型匣，可收容69个燃料集合体。

图36是本发明第15实施例的燃料集合体收容装置的平面图，该装置中配置了1个9体型超大型匣，在4个部位配置了中子吸收材充填板，可收容69个燃料集合体。

图37是本发明第16实施例的燃料集合体收容装置的平面图，该装置中在中央配置了16个呈4×4排列超大型匣，与其相邻地配置了多个含有中子吸收材的金属制方管，可收容76个燃料集合体。

图38是本发明第17实施例的燃料集合体收容装置的平面图，该装置中在中央部配置了5个4体型超大型匣，在各四角空间部，隔开一位地配置了L字形的中子充填板，可收容76个燃料集合体。

图39(a)是表示BWR燃料集合体的燃料束的立体图，图39(b)是将槽钢盒装在(a)的燃料束上，仅表示其上部的立体图。

图40是表示将燃料集合体插入在已往燃料集合体收容装置内状态的横断面图。

图41是概略地表示已往燃料集合体收容装置的横断面图。

图42是将图41的燃料集合体收容装置放大表示的横断面图。

下面说明本发明的实施例。

先参照图1(a)～(c)、图2和图3，说明本发明燃料集合体收容装置的第1实施例。

图1(a)是本实施例燃料集合体收容装置的横断面图，图1(b)是说明图1(a)中的十字形空间的概略图，图1(c)是将图1(a)中的中子吸收体19局部剖切表示的立体图。图2是将燃料集合体1插入图1(a)中的燃料匣内12内时，仅表示上部的立体图。图3是图2中的横断面图。图1至图3中，与图39至图41相同的部分，注以相同标记。

在图1(a)中，标记16a是本实施例中的大体为圆筒状的金属笼，将若干带状分隔板13沿轴方向纵横组合并插入该金属笼16a内，形成格子状的52个燃料匣12。在金属笼16a的内面与最外周分隔板(该最外周分隔板与上述内面相接)13的外面间，充填着热传导性材20、例如铝(Al)，保持热传导性。

各分隔板13的端部用焊接等固定在金属笼16的内面，以保持金属笼16的强度。另外，通过把分隔板13的两端固定在金属笼16的内面以及借助热传导材，可提高燃料集合体收容装置的强度。

图1(a)(b)中，标记18在本说明书中被定义为十字形空间，如图1(b)所示，该十字形空间18是半径方向的粗直线所示的范围，即，从横断面看，该十字形空间包含横穿中心点(轴)C直交的XY2轴，并且具有2至4个燃料匣12的宽度、沿半径方向直线延伸的粗线所示的范围。

在该十字形空间18内，如图1(a)所示，在距中心点C二个匣位置的上下左右，相互间错开一个匣的位置，设有中子吸收体19，该中子吸收体19上下左右对称地配置在2个燃料匣12分隔板13之间，。当构成十字形空间18的分隔板13是采用强化框架时，也能保持金属笼16a的强度。

中子吸收体19如图1(c)所示，是使厚约1～2mm的SUS板21隔开2个板间隔地相向，在其左右及上下端配置2～5mm的金属杆22而构成的密封的平板状金属容器，在内部充填着碳化硼(B4C)粉粒23。

碳化硼粉粒23可以直接充填在图1(c)所示平板状金属容器内，也可以象沸腾水型原子炉(BWR)用控制棒那样，先充填在金属管内再插入平板状容器内。这时，与十字形构造的BWR用控制棒的一个翼的构造约相同，其优点是可以采用同样的制造工序，另外，也可以将使用过的控制棒拆开使用。

图2是从图1(a)的金属笼16a中取出1个燃料匣12，把1个BWR燃料集合体1插入燃料匣12内的状态，仅表示其上部。从图2中可知，由纵横分隔板13构成的燃料匣12，其上端部位于衬垫10的下方，并且，在槽钢扣件9伸出的角部，设有缺口部24。该缺口部24的周围及其附近部分隔板13的板厚，比其它部位厚。这样，可提高燃料匣12的强度。

另外，在燃料匣12的下部(图未示)，图39(a)所示下部垫板4所在部位的板厚加厚，这样，可保持燃料匣12的上下部位的强度。也就是说，离开上下部衬垫3、4的、燃料棒6所在的部位即中央部及其附近部分的分隔板13的板厚减薄，这样，分隔板13具有可挠性，燃料集合体1可容易地插入燃料匣12内。

在十字形空间18的除了分隔板13以外的部位，燃料匣12也可以相互密接配置。另外，根据需要，也可以采用薄的分隔板，将燃料匣12相互间形成为一体化。

图2中，为了使槽钢扣件9和衬垫10不与燃料匣12的上部干扰，从衬垫10部位下方，将燃料匣的轴方向缩短，另外，在上端部设置了缺口24。但从金属笼16a的上部(与轴成直角的方向)看，如图3所示，槽钢扣件9和衬垫10与分隔板13重合。

即，该槽钢扣件9和衬垫10，不会形成金属笼16a的横断面方向的无用空隙(见图40)，可实现紧密化。由于槽钢扣件9比衬垫10占空间大，所以，只去掉槽钢扣件9，也能实现紧密化。

实现这一点的方法是，例如，在金属笼16a的装料前，将扣件更换为伸出到槽钢盒8外部的无弹性的螺栓，该螺栓用于确保炉心装料时控制棒的插入空间。该螺栓是用于固定燃料束和槽钢盒的、从燃料束7上部紧固的螺栓。

下面，参照图4说明本发明的第2实施例。

图4与图2对应，图4中与图2中相同的部分注以相同标记，其重复部分说明从略。

为了不与槽钢扣件9及衬垫10干扰，燃料匣12的上端、即分隔板13的上端做得较短，这与图2所示例是相同的。但是，本实施例中与第1实施例不同之处是，在燃料匣12a的构造材即分隔板13上，开有长方形的窗口25，把含有中子吸收材的板26嵌合固定在该窗口25上。

根据本实施例，燃料匣12a具有确保机械强度的功能和有效吸收中子的功能。而且形状不加大，可实现小型化。

下面，参照图5说明本发明的第3实施例。

本实施例是在第1实施例的若干燃料匣12中，在需要机械强度的部位设置燃料匣12b。即，本实施例的燃料匣12b是细长的箱形，在4个角落配置着角钢27作为骨架，除了上端部外，在一些部位固定着结合相邻的角钢27的结合板28，形成牢固的构造。

在角钢27的上端部，张设着上端结合板29。该上端结合板29比角钢27稍厚，上方的角钢27的厚度比下部厚，朝向内侧地突出于中途的结合板28。根据本实施例，燃料匣12b的顶部强度加强，除了顶部的部分，形成能适应燃料集合体的弯曲、扭转的空间。

在角钢27和结合板28上，原则上不添加中子吸收材，或者只添加微量(例如0.3％以下的硼)吸收材。在结合板28间的中子吸收板固定用窗口30，与添加许多中子吸收材的角钢相同，固定若干个薄的中子吸收板(未图示)。结合板28的轴方向高度，在相邻面有所不同。这是因为，在中子吸收板之间，不含中子吸收材的结合板邻时，抑制中子有效增殖系数的能力降低。

中子吸收板并不要求高的机械强度，而要求具有高的中子吸收能力。中子吸收板构造的代表例是，用SUS板夹住吸收能力极高的镉(Cd)金属板、钆(Gd)金属板、或B添加浓度高的B-SUS板等，做成为夹心构造并密封。

Cd或Gd金属具有极高的中子吸收能力，所以，金属板的厚度可以在0.5 mm左右。在该厚度附近，即使厚度变化(偏差)0.1mm也完全没有问题。Gd也可以采用低价的氧化物粉末。当然，中子吸收材并不限定于上述材料。

另外，在使用后燃料中，燃料有效部的下部例如下半部，核分裂性物质的浓度比上部低，所以，中子增倍特性通常低，因此，在下部不一定要安装中子吸收板。

下面，参照图6说明本发明的第4实施例。

本实施例中，在燃料匣12内收容着去掉燃料集合体的槽钢盒8的BWR燃料束7。图6与图3对应，图6中与图3相同的部分，注以相同标记，其重复说明从略。

根据本实施例，去掉了槽钢盒8，将燃料束7收容在燃料匣12内，这样，可用极高的密度收容燃料束7。在PWR燃料集合体的情况下，由于一开始就只是不存在槽钢盒8的燃料束，所以，适合采用本实施例。另外，在BWR燃料束中，形成横断面最大尺寸的外周部，是下部钢垫板。

下面，参照图7说明本发明的第5实施例。

本实施例是与第1实施例中的燃料集合体收容装置对应的另一实施例，本实施例与第1实施例的不同点是，如图7所示，用图4所示含有中子吸收材的燃料匣12a，构成用×记号表示的中央部的4个燃料匣，其它部分与第1实施例相同。另外，图7中，与图1相同的部分注以相同标记，其说明从略。

第1实施例中，除了4个部位的中子吸收体19外，不存在中子吸收材，这时，在金属笼16a的中央部，中子吸收不充分，中子有效增殖系数增加。而本实施例中，由于配置了图4所示的含中子吸收材的燃料匣12a，所以能防止中子有效增殖系数的增加。

下面，参照图8、图9说明本发明的第6实施例。

本实施例是收容69个燃料集合体的燃料集合体收容装置的例。图8的构造与第1实施例的构造相似。图9是图8的另一实施例，与图7的构造相似。与图7例不同之处是，把用×记号表示的中央部的5个燃料集合体分散配置。从中心点到中子吸收体19的距离比图7的大，所以，这些中子吸收体19的中子吸收能力达不到中心部。

如图8所示，中央部不存在含中子吸收材的燃料匣12a时，在金属笼16b的中央部，中子吸收不充分，其附近的中子有效增殖系数增加。另一方面，如图9所示，通过设置用×记号表示的燃料匣12a，可防止中子有效增殖系数的增加。

另外，如果把金属笼16c中央部的用×记号表示的燃料匣12a设置成9个，这样虽然可抑制中子有效增殖系数，但是效果比较小，相反地，会使价格提高，因此除了必需的情况外，5个效果较佳。

下面，参照图10和图11说明本发明的第7实施例。

本实施例是收容76个燃料集合体的燃料集合体收容装置，与收容52个或收容69个时稍稍不同，图10和图11中除了上下左右的中子吸收体19外，在45度方向，分别将3个燃料匣12朝外周部移并与金属笼16d相接，在产生的空间内将中子吸收体19配置呈L字形。

分隔板13、即构成十字形空间18的沿直径方向延伸的板，在X方向和Y方向各配置5块，可提高金属笼16d的直径方向的强度。在中央部，配置8个用×记号表示的充填了中子吸收材的燃料匣12a，可抑制中子有效增殖系数的增加。

图10例中，在XY方向(图10中的左右上下对称方向)，在中子吸收体19外侧有效增殖系数可能增加的部位，在图11中，与图10同样地，在比较接近外周部的部位，左右上下对称地配置了2个一组共8个充填了中子吸收材的燃料匣12a。

下面，参照图12和图13说明本发明的第8实施例。

本实施例的燃料集合体收容装置，如图12和图13所示，在金属笼16e内，用分隔板13构成32个PWR燃料用的超大型匣31，该32个PWR燃料用超大匣31用于收容比BWR燃料大的PWR燃料束。图12的例中，包含横穿金属笼16e内的中心点并直交的XY方向2轴，并且，在半径方向呈直线状延伸的约十字形空间内，在离开中心点约等距离位置，在均匀地排列着PWR燃料用匣31、31间设有中子吸收体19。在超大型匣31的分隔板13中不含有中子吸收物质，但根据需要也可以充填微量的B。

图13的例中，将中子吸收体19与图12相比向外侧移，在中心部密接地配置4个充填了吸收材的燃料匣12a。图12例和图13例的优劣，根据所收容燃料集合体的中子有效增殖系数的大小而变化。另外，这里是说明了收容PWR燃料的例子，但也适用于BWR燃料集合体。

下面，参照图14至图17，说明本发明燃料集合体收容装置的第9实施例。

图14是表示本实施例燃料集合体收容装置的横断平面图。图15是将图14中的9体型超大型匣放大表示的平面图。图16是把燃料集合体插入形成在图14所示金属制方管内的燃料匣中，表示其上部的立体图。图17是将插入图16中的金属方管和燃料匣内的燃料集合体放大表示的横断面图。

图14中，标记32是圆筒形的金属制容器，在该金属制容器32内，沿长度方向收容69个燃料集合体的69个金属制方管33，呈方格状地配置着，构成69个燃料匣34。

上述69个燃料匣34中，在中央部配设着用粗线框表示的3行3排金属制方管33形成9个燃料匣34，把这9个燃料匣34称为第一种9体型超大型匣35。该第一种9体型超大型匣35，如图15的放大平面图所示，是将各燃料匣a～h、k的金属制方管33焊接(36)成一体，在各角部焊接安装结合部件37而构成的。

在第一种9体型超大型匣35的四边的外侧，配设着中子吸收材充填板38。该中子吸收材充填板38，是在不锈钢等的一对金属薄板内，充填碳化硼(B4C)等中子吸收材并一体化而构成的。

在中子吸收充填板38的外侧，配设着与第一种9体型超大型匣35同样构造的第二种9体型超大型匣39。将第一种9体型超大型匣35放在中央，挟着中子吸收充填板38地配置成5组约十字形的9体型超大型匣。在各个第二种9体型超大型匣39的侧面间的四角空间部40中，分别配设着6根金属制方管33，构成燃料匣34。

该6个燃料匣之中，靠近角部用虚线包围的4个燃料匣，与上述9体型超大型匣约同样地，将金属制方管33排成2行2排，并焊接成一体，构成4体型超大型匣。通过配设该4体型超大型匣，可确保强度。

根据本实施例燃料集合体收容装置，在圆筒状金属制容器32内，由69根金属制方管33构成69个燃料匣34。在金属制容器32的中央部，配设第一种9体型超大型匣35，在该第一种9体型超大型匣35的4边外侧，配设中子吸收材充填板38，在该中子吸收材充填板38的外侧，配设略十字形的第二种9体型超大型匣39，在各第二种9体型超大型匣的侧面间形成的四角空间部40内，分别配设9根金属制方管33，构成6个燃料匣34。

因此，第一种9体型超大型匣35抑制中子增殖系数，与中子吸收充填板38的中子吸收效果叠加，可大幅度减少金属制容器32的中子增殖系数。

另外，如图15所示，第一种9体型超大型匣35，是由a～h所示的上下两侧燃料匣和中央部的燃料匣k构成的，中央部的燃料匣k，由添加了中子吸收材的吸收材添加金属制方管41构成。另外，在燃料匣a、c、e、g的角部，分别焊接(36)着结合部件37，该四角的结合部件37，除了结合部件37部，固定在宽度W2内，不突出于超大型匣横断面宽度W1的外形表面(本例中W2与W1相等)。

在图14所示4组第二种9体型超大型匣39中，注有×记号的中央部燃料匣，与第一种9体型超大型匣35同样地，由添加了吸收材的金属制方管41构成。

图16是在图14所示的一根金属制方管33内、即在燃料匣34内，插入安装了槽钢盒8的燃料集合体1，仅表示装料后其上部的立体图。如图16所示，为了使槽钢扣件9和衬垫10不与金属制方管33的上部干扰，将金属制方管33减短。

另外，在金属制方管33上设置缺口，可容易地插入燃料集合体1。

如图17所示，从上方(与轴成直角的方向)看金属制方管33和槽钢盒8时(除了把手部)，如双点划线所示，槽钢扣件9和衬垫10与金属制方管33的管壁部分重合。因此，可避免由扣件9和衬垫10形成的、在金属制方管33的横断面方向的图40所示无用空隙15。

另外，由于扣件9比衬垫10占据更大的无用空间，所以，去掉扣件9的构造也是有效的。为了实现这一点，例如，也可以在把燃料集合体1装到金属制方管33内前，将该扣件更换为伸出到槽钢盒8外部的无弹性的螺栓，该螺栓用于确保炉心装料时控制棒的插入空间(仅用于固定燃料束和槽钢盒8的、从燃料束上部紧固的螺栓)。

下面，参照图18说明本发明的第10实施例。

图18与图16对应，图18中与图16中相同的部分注以相同标记，重复部分的说明从略。即，本实施例中，在金属制方管33的一侧面，用焊接等方式固定着中子吸收材添加率高的吸收材金属板42。

根据本实施例，吸收材金属板42的成形加工不容易，只将平板状物焊接固定在金属制方管33上，所以，在焊接部位附近即使有一些吸收材移动，在吸收特性方面也没有问题。另外，也不需要与外力对应的强度，制作容易。

图19是表示图18中的另一例。该例中，在金属制方管33上开设窗口43，把吸收材金属板42嵌入该窗口43，并用焊接等固定。该构造的例可以作为图15所示燃料匣k用的吸收材添加金属制万管41使用。

下面，参照图20说明本发明的第11实施例。

图20与图15对应，与图15中相同的部分注以相同标记，其重复说明从略。在各金属制方管33的角部等涂黑的部分是焊接(36)部。燃料匣b、d、g、h的金属制方管33，是固定着图18所示吸收材金属板42的方管，燃料匣a～g的金属制方管33的焊接固定，全部是在角部焊接(36)。

用焊接36将燃料匣a～g的金属制方管33组装后，最后，把燃料匣h的金属制方管33插入双点划线所示的预定位置(h)，将金属制方管33的外侧角焊接。焊接细长狭窄空间的焊接机已开发出来，使用这样的焊接机也可以焊接内侧角部。

根据本实施例，在燃料匣h的金属制方管33的一侧面设置吸收材金属板42，在双点划线所示位置配设吸收材金属板42，这样，在中央部燃料匣k的内面四方，能配设吸收材金属板42，可省去燃料匣k的金属制方管。

图21是从保持整体机械强度的观点，说明第9实施例的平面图，图21中，金属制容器32内用粗线表示的部分，是要特别保持强度的部分，5个9体型超大型匣35、39的外周要特别保持强度。

这些9体型超大型匣35、39，相互间用图15、图20所示的结合部件37固定，固定在外周的金属制容器32上。在四角空间部40内，如粗线所示，将4个燃料匣集中而构成的4体型超大型匣状的部分，也有益于保持强度。

另外，结合部件37的安装，不象图15和图20所示那样地W2=W1，而是W2大于W1。这样更加提高强度。这时，也可以将结合部件37从金属制容器32的一边到另一边地固定在匣侧面。这时，通过改变直交的结合部件37的轴方向安装位置(高度)，可避免水平方向的空间干扰产生的无用空间。

下面，参照图22说明本发明的第12实施例。

图22是用于说明本发明第12实施例的展开图，是沿图14中A-A方向展开，将中心线左侧用纵断面表示，将右侧用侧面表示。下部与图14基本上相同，但是燃料集合体的插入侧与接受侧在构造上不同。

在安装着槽钢盒的状态下收容使用后燃料集合体时，随着照射可能会产生若干弯曲，为了避免弯曲，除了上端部和下端部外，最好在中部将金属制方管33的内侧断面积加大。

为此，本实施例中，将金属制方管33的上部做成厚壁部33a，将下部做成薄壁部33b。结合部件37沿轴方向断续地固定着。也可以不是断续地固定，而用一整个结合部件结合。断续地固定时，也可以在需要提高强度的部分配置得较密。用结合部件37在超大型匣相互间设置间隙，吸收材充填板38插入该间隙内。根据需要也可以用焊接等简单地固定，但不能作为加强部件。

图23至图33，是用平面图表示适用于第9实施例的各种超大型匣构造的实施例。这些实施例的详细说明与图15和图20相同，其说明从略。

图23的实施例中，一根未添加中子吸收材的第1金属制方管33和一根添加了中子吸收材的第2金属制方管41，相对地固定着，构成2体型超大型匣44。图2 4的实施例中，将上述第1、第2金属制方管33、41各二根对角地组合，构成4体型超大型匣45。

图25的实施例和图26的实施例中，将第1金属制方管33和第2金属制方管41交错组合，构成能收容9个燃料集合体的第三种和第四种9体型超大型匣46、47。另外，也可以将图25和图26组合，将第1金属制方管33和第2金属制方管41成交错状排列。

图27至图29的实施例也是9体型超大型匣的实施例。图27的实施例中，在3排金属制方管33的上下之间，沿全长插入长条平板形中子吸收板49，构成第五种9体型超大型匣48。图28的实施例中，仅在2根金属制方管33之间，挟入长条平板形中子吸收板49，构成第六种9体型超大型匣50。

图29的实施例中，将厚壁方管52与薄壁方管53交替配置，在两者间配置薄的中子吸收板54和厚的中子吸收板55，并固定为一体，构成第七种9体型超大型匣51。中子吸收板54和55，除了包围中央方管的厚部分以外，其它部分是薄的。

根据该构造，与图15和图20的实施例同样地，中央部吸收能力高，在中央的超大型匣中，如图14所示地配置吸收材充填板时，尤为有效。即，在中央和外周部，可有效地抑制中子增殖系数。

图30至图33是16体型超大型匣的实施例。图30中，将金属制方管33配列成4行4排，构成第一种16体型超大型匣56，在4排金属制方管33的上下之间，挟入2块长条平板形中子吸收板49。图31是采用图27和图30实施例方案的第2种16体型超大型匣57，在4排金属制方管33的上中下之间，分别挟入长条平板形中子吸收板49。

图32是在4×4根的16体型超大型匣中，在4根金属制方管33的间隙中，配置十字形中子吸收板49，构成一组，将4个组集中为一体，构成第三种16体型超大型匣58。图33是将图25、图26的例放大成4×4的第四种16体型超大型匣59。

图34至图38表示第13至第17实施例，是将各种超大型匣配置在金属制容器32内，构成第2至第6燃料集合体收容装置60～64。

图34表示本发明的第13实施例，是第2燃料集合体收容装置60的横断平面图，在52个燃料匣34内可收容52个燃料集合体。

本实施例中，与图14同样地，配置着5个图24所示的4体型超大型匣45。由于每个超大型匣使用了2根添加了吸收材的金属制方管，所以，中子增殖系数抑制效果比图15和图20大。另外，由于中子增殖系数抑制效果越到金属制容器32的内部越大，所以除了最外周，配置着添加了吸收材的金属制方管。

下面，参照图35说明本发明的第14实施例。

图35所示的第3燃料集合体收容装置61，与图14所示第9实施例同样地，可收容69个燃料集合体，也是配置了5个9体型超大型匣的燃料集合体收容装置。但是在金属制容器32内的中央部，配置了图12所示的第3种9体型超大型匣46，在该第3种9体型超大型匣46的周围，配置了第2种9体型超大型匣39。

在中央的超大型匣46中，使用了5根×记号表示的添加了吸收材的金属制方管，所以，中子增殖系数抑制效果比图15和图20的大，另外，中子增殖系数抑制效果越到金属制容器32内部越大。

因此，在外侧超大型匣39中，使添加了吸收材的金属制方管偏于中央部，与中央超大型匣46中的未添加吸收材方管相邻，该添加了吸收材的金属制方管，在最外周和次外周以外的地方配置着。

在4体型超大型匣45中，也使×记号表示的一根吸收材添加方管偏于中央部。这样，可以不使用图14中采用的吸收材充填板。

下面，参照图36说明本发明的第15实施例。

图36所示的第4燃料集合体收容装置62，与图14的实施例相同，可收容69个燃料集合体，将9体型超大型匣46配置在金属制容器32的中央，把吸收材充填板38配置在上下左右4个部位。

在中央超大型匣46中，使用了5根×记号表示的吸收材添加方管，所以，中子增殖系数抑制效果比图15和图20中大，因此，可将吸收材充填板38比图14中所示朝外周移动一层，可使中子增殖系数抑制效果最大。

下面，参照图37说明本发明的第16实施例。

本实施例是第5燃料集合体收容装置63，如图37所示，在金属制容器32内，配置了76根金属制方管33，可收容76个燃料集合体，在中央配置了4×4排列的16体型超大型匣56。

在16体型超大型匣56中，组入了8根×记号表示的吸收材添加方管，所以，中子增殖系数抑制效果大，另外，由于中子增殖系数抑制效果越到金属制容器32内部越大，所以，在外侧，使吸收材添加方管偏于中央部，与中央超大型匣中的未添加吸收材方管相邻，除了最外层和次外层外，配置着该外侧的吸收材添加方管。这样，可不使用图14中采用的中子吸收材充填板38。

下面，参照图38说明本发明的第17实施例。

本实施例是燃料集合体收容装置64，如图38所示，在金属制容器32内，配置着76根金属制方管33，可收容76个燃料集合体。与图34同样地，在金属制容器32的中央部，配置着图24所示的4体型超大型匣45。

与图24不同的是，在超大型匣外周部，也配置着许多燃料集合体的76体收容装置时，由于仅靠中央部的10根添加了吸收材的方管不能充分地抑制中子增殖系数，所以，在各四角，在离开超大型匣45一层的位置，配置呈L字形吸收材充填板38，可有效地抑制中子增殖系数。

上述除了第8实施例外的各实施例，是有效地收容沸腾原子炉(BWR)的燃料集合体的燃料集合体收容装置，当然，同样的构造，也适用于收容加压水型原子炉(PWR)的燃料集合体的燃料集合体收容装置。但是，多数情况下，收容加压水型原子炉的燃料集合体时，抑制中子增殖系数更加困难，所以，必须采用添加了更多的中子吸收材的金属制方管或吸收材充填板。

另外，本发明中，也可以将上述各实施例的构造进行适当组合，构成多种其它的实施例。

根据本发明，尤其是将燃料匣的分隔板移到与金属笼内接，并将金属笼的内面与燃料匣的分隔板接合时，可提高金属笼的强度，并在内部形成的十字形空间内，可配置收容着中子吸收材的低成本中子吸收体，不会减少已往分隔板中含有的硼浓度，或者不添加硼，可降低制造成本。

另外，构成燃料匣的分隔材中，除了最上部轴方向一定宽度部分外，其余部位的板厚，比最上部薄，所以，可容许因燃料集合体的弯曲、扭曲所需的横断面尺寸增大。

另外，根据本发明，尤其是在金属制容器内配设许多收容燃料集合体的金属制方管，将不含有中子吸收材的第1金属制方管和含有中子吸收材的第2金属制方管、或者安装着吸收材金属板的第2金属制方管、或者大幅度增加中子吸收材含有率的金属板固接为一体而强度得到提高的匣，配置在金属制容器内部的至少一部分，根据需要并用中子吸收材充填板时，可不需要添加了中子吸收材的金属板的复杂加工以及保持自身的机械强度等，可得到充分的机械强度。

另外，可容易地进行中子吸收材的适当配置和往中子吸收材充填板装大量中子吸收材，可容易地得到充分的中子增倍抑制效果，可用低成本，在一个装置内安全地收容大量的燃料集合体。

Claims (21)

1．燃料集合体收容装置，若干带状分隔板沿轴方向纵横地插入圆筒形的金属笼内，形成格子状的若干方筒状燃料匣，其特征在于，在上述若干燃料匣之中，在从横断面看包含横穿中心点直交的XY2个轴、并且沿半径方向直线状延伸的十字形空间内，在离开中心点均匀距离的位置，在对称形排列的燃料匣与上述分隔板之间配置着若干中子吸收体，同时，上述若干分隔板的上部或上下部的板材厚度，比其它部分的板材厚。

2．如权利要求1所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，在上述金属笼的内面与除了上述若干燃料匣内的上述若干分隔板之间的间隙内，充填热传导性材料，并且，将上述若干分隔板的端部固接在金属笼的内面。

3．如权利要求1所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，将上述若干分隔板的上端部的高度，设定为在槽钢扣件和衬垫中，至少不与槽钢扣件干扰的高度，上述槽钢扣件和衬垫固定在燃料集合体的槽钢盒上端部。

4．如权利要求1所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，将上述若干分隔板的上端部横断面尺寸，限定为可以收容卸下了燃料集合体槽钢盒的燃料束的尺寸。

5．如权利要求1所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述中子吸收材，是将碳化硼直接或间接地充填在不锈钢制平板状容器内而形成的。

6．如权利要求1所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述燃料匣的至少一部分，用上述若干分隔板构成，在该若干分隔板中的燃料集合体的上半部分，即残留核分裂性物质高的部分，安装含有中子吸收材的分隔板。

7、如权利要求1所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述若干分隔板由含有中子吸收物质的板和不含中子吸收物质的构成，不含中子吸收物质的板，在上述燃料匣相邻面上，轴方向高度不同。

8、燃料集合体收容装置，若干带状分隔板沿轴方向纵横地插入圆筒形的金属笼内，形成格子状的若干方筒状燃料匣，其特征在于，构成横断面与燃料集合体的槽钢盒大体相同的方形超大型匣，这些若干个超大型匣之中，在包含从横断面看横穿中心点直交的XY2个轴、并且沿半径方向直线状延伸的约十字形空间内，在距中心点约等距离的位置呈对称形排列的上述超大型匣的一部分上，配置着若干中子吸收体，或装有含中子吸收物质的金属板。

9．如权利要求8所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，把高度设定为在槽钢扣件和衬垫中至少不与槽钢扣件干扰的分隔板，至少配置在上述十字形空间内。上述槽钢扣件和衬垫固定在上述槽钢盒的上端部。

10．燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配置多个金属制方管，在上述多个金属制方管的至少一部分上，一体地固定若干个金属制方管，构成超大型匣，上述超大型匣的若干个金属制方管之中，至少一部分金属制方管含有中子吸收材。

11．如权利要求10所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述含有中子吸收材的金属制方管，是将含有吸收材的吸收材金属板装在金属制方管的至少一部分上而形成的。

12．燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配置多个金属制方管，在上述多个金属制方管的至少一部分上，一体地固定若干个金属制方管，构成超大型匣，上述超大型匣，是在一方的金属制方管与另一方的金属制方管间，夹设平板状中子吸收材而构成的。

13．如权利要求12所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述金属制方管是不锈钢制，中子吸收材的硼的含有率在0.7％以下。

14．如权利要求10至12中任一项所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述金属制方管，由外侧形状约相同、内侧形状不同的厚壁金属制方管部和薄壁金属制方管部构成，在形成上述厚壁金属制方管部的厚壁不锈钢管中，添加了0.7％以下的中子吸收材硼。

15．如权利要求10至12中任一项所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，将上述若干金属制方管组成束状而构成若干超大型匣，结合这些超大型匣的结合部件，除了上述结合部件结合部外，不伸出于超大型匣横断面宽度的外形表面。

16．如权利要求10至12中任一项所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，在上述结合部，伸出于上述超大型匣横断面宽度外形表面的结合部件，在上述超大型匣的水平方向面不同，与设在相邻的其它超大型匣侧面的另一结合部件，其轴方向高度不同。

17．燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配设第1金属制方管和第2金属制方管；上述第1金属制方管完全不含中子吸收材、或者即使含有中子吸收材其含有量也在不妨碍强度和加工性的范围以内；上述第2金属制方管的一侧面上安装着中子吸收材浓度高的吸收材金属板，但使其吸收材浓度高的程度为不影响机械强度的程度；将4根上述的第2金属制方管配置成十字形，使吸收材金属安装面相向而形成的空间，与上述金属制方管的内面大体相同，同时，在各四角空间部，配置上述第1金属制方管，将共计8根金属制方管固定成一体构成超大型匣，将该超大型匣配置在上述金属制容器内的至少一部分。

18．燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，配设第1金属制方管和第2金属制方管；上述第1金属制方管完全不含中子吸收材、或者即使含有中子吸收材其含有量也在不妨碍强度和加工性的范围以内；上述第2金属制方管的一侧面上安装着中子吸收材浓度高的吸收材金属板，但使其吸收材浓度高的程度为不影响机械强度的程度；用8根第1金属制方管包围1根第2金属制方管并固接，构成确保强度的9体型超大型匣，将该9体型超大型匣配置在上述金属制容器内的至少一部分。

19．如权利要求18所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，收容多个燃料集合体的收容部的大部分，是把若干金属制方管组成为一体的超大型匣而构成的，配置在中央部的超大型匣，收容了上述燃料集合体时，从把手侧起，至少在全长1/2范围内，被充填了中子吸收材的中子吸收材充填板包围。

20．燃料集合体收容装置，其特征在于，在筒状金属制容器内，把可收容3×3排列的9个燃料集合体的9体型超大型匣，在中央配置一个，在其前后左右，配置4个，共5个；在上述中央的9体型超大型匣与上述前后左右的9体型超大型匣之间，配置充填了中子吸收材的中子吸收材充填板，在由相邻的、外周的超大型匣挟入的空间内，配置金属制方管。

21．如权利要求19或20所述的燃料集合体收容装置，其特征在于，上述中子吸收材充填板，是在平板状的不锈钢制容器内，充填碳化硼粉粒而构成的。

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