JP2000028771A - 燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、アイランド型のＭＯＸ燃料集
合体において、軸方向に垂直な横断面における出力分布
を平坦化しつつ、Ｐuf装荷量を増大して経済性を向上で
きる燃料集合体を提供することにある。 【解決手段】図１で、１１は劣化ウランを用いたＭＯＸ
燃料棒、１２〜１４は可燃性毒物であるガドリニアを添
加していないＵ燃料棒、Ｇ１はウラン燃料にガドリニア
を添加したＧｄ燃料棒である。燃料集合体の外側から２
層目と３層目に配置されているＧｄ燃料棒Ｇ１のウラン
濃縮度１.０ｗｔ％ は、最外周の２８個のＵ燃料棒の平
均ウラン濃縮度約３.７６ｗｔ％ よりも低く、且つ最外
周に配置されているＵ燃料棒の中の最低ウラン濃縮度
２.３ｗｔ％よりも低い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子炉用の
燃料集合体に係り、特にプルトニウムとウランの混合酸
化物燃料（ＭＯＸ燃料）が装荷されるＭＯＸ燃料集合体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＯＸ燃料集合体は、構成する燃料棒の
種類数の違いにより、ディスクリート型とアイランド型
に分けられる。ディスクリート型は、燃料に可燃性毒物
が添加された可燃性毒物入り燃料棒とＭＯＸ燃料棒で構
成される。アイランド型は、可燃性毒物入り燃料棒，Ｍ
ＯＸ燃料棒，ウラン燃料棒で構成される。一般に、可燃
性毒物入り燃料棒はどちらのタイプにおいてもウラン燃
料としている。

【０００３】従来のアイランド型のＭＯＸ燃料集合体の
一例を図１０を用いて説明する。図１０は、従来のＭＯ
Ｘ燃料集合体の横断面及び各燃料棒のウラン濃縮度（Ｕ
-235の重量割合）を示す。同図で、１はチャンネルボッ
クス、２は水ロッド、３は燃料棒、４は制御棒を示す。
Ｂ１は母材に劣化ウランを用いたＭＯＸ燃料棒、Ｂ２〜
Ｂ４は可燃性毒物であるガドリニアを添加していないウ
ラン燃料棒（以下、Ｕ燃料棒という）、ＧＢはガドリニ
アを添加したウラン燃料を充填したガドリニア入り燃料
棒(以下、Ｇｄ燃料棒という)を示す。Ｕ燃料棒Ｂ２〜Ｂ
４、及びＧｄ燃料棒ＧＢのウラン燃料には濃縮ウラン
(ウラン濃縮度が天然ウランの０.７ｗｔ％よりも高いウ
ラン）を用いている。全ての燃料棒の平均の核分裂性プ
ルトニウムの重量割合（Ｐuf富化度）は約０.８ｗｔ
％、平均ウラン濃縮度は約２.４ｗｔ％である。

【０００４】アイランド型では、図１０のように最外周
の全ての燃料棒をウラン燃料棒とするタイプと、最外周
にＭＯＸ燃料棒とウラン燃料棒の両方を配置するタイプ
の２種類がある。最外周の全ての燃料棒をウラン燃料棒
とする従来技術が、特開平3−128482号公報に記載され
ている。同公報でも、ガドリニアはウラン濃縮度が４.
５ｗｔ％の濃縮ウランに添加されている。

【０００５】ＭＯＸ燃料集合体では、できるだけ多量の
Ｐuf（核分裂性プルトニウム）を装荷することが望まれ
ている。Ｐuf装荷量を増大すれば、製造する燃料集合体
の体数が少数になり、製造後に輸送する体数も少数にな
るので、燃料集合体の経済性が向上する。この考え方は
供給されるＰuf量が一定であるという前提で成り立ち、
この前提は再処理施設及び燃料製造施設の能力が限られ
ていることに基づく。しかし、上記従来のアイランド型
では、Ｕ燃料棒とＧｄ燃料棒の両方に濃縮ウランを用い
ているため、燃料集合体１体当りのＰuf装荷量を減少さ
せていた。

【０００６】一方、天然ウランを用いたＧｄ燃料棒を燃
料集合体の最外周のコーナーに配置する従来技術が、特
開昭59−46587 号公報に記載されている。これにより、
Ｐuf装荷量は増大できる。しかしながら、この従来技術
では、天然ウランを用いたＧｄ燃料棒を最外周に配置し
ているため、最外周の燃料棒の出力を低下させてしま
う。即ち、燃料集合体の軸方向に垂直な横断面における
出力分布の平坦化は考慮されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アイ
ランド型のＭＯＸ燃料集合体において、軸方向に垂直な
横断面における出力分布を平坦化しつつ、Ｐuf装荷量を
増大して経済性を向上できる燃料集合体を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の発明は、複数のＭＯＸ燃料棒，ウラン燃料に可
燃性毒物を添加した複数の可燃性毒物入り燃料棒、及び
ウラン燃料に可燃性毒物を添加していない少なくとも１
本のウラン燃料棒とを８行８列以上の正方格子状に配列
した燃料集合体において、燃料集合体の最外周よりも内
側に配置した前記可燃性毒物入り燃料棒の平均ウラン濃
縮度を、最外周に配置した前記ウラン燃料棒の平均ウラ
ン濃縮度よりも低くする。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、燃料
集合体の最外周よりも内側に配置した前記可燃性毒物入
り燃料棒のうち少なくとも１本のウラン濃縮度を、最外
周に配置した前記ウラン燃料棒の中の最低ウラン濃縮度
よりも低くする。

【００１０】第３の発明は、第２の発明において、燃料
集合体の最外周よりも内側に配置した前記可燃性毒物入
り燃料棒の中の最高ウラン濃縮度を、最外周に配置した
前記ウラン燃料棒の中の最低ウラン濃縮度よりも低くす
る。

【００１１】第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れ
かにおいて、燃料集合体の最外周よりも内側に配置した
前記可燃性毒物入り燃料棒のうち少なくとも１本のウラ
ン濃縮度を０.７ｗｔ％以下にする。

【００１２】第５の発明は、第４の発明において、燃料
集合体の最外周よりも内側に配置した全ての前記可燃性
毒物入り燃料棒のウラン濃縮度を０.７ｗｔ％ 以下にす
る。第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおい
て、全ての前記ＭＯＸ燃料棒を燃料集合体の最外周より
も内側に配置する。

【００１３】第７の発明は、第１乃至第５の発明の何れ
かにおいて、燃料集合体の最外周に、前記ＭＯＸ燃料棒
と前記ウラン燃料棒の両方を配置する。

【００１４】第８の発明は、第６又は第７の発明におい
て、燃料集合体の最外周に、更に前記可燃性毒物入り燃
料棒を配置する。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明による
燃料集合体の第１実施例を図１及び図２を用いて説明す
る。図１は第１実施例の横断面及び各燃料棒のウラン濃
縮度などを、図８は第１実施例の概略縦断面を、それぞ
れ示す。本燃料集合体は、燃料集合体の取出平均燃焼度
３３ＧＷｄ／ｔを想定したものである。図２に示すよう
に、本燃料集合体は、複数の燃料棒３，水ロッド２，軸
方向の複数箇所に設けられ燃料棒３相互の間隔を保持す
るスぺーサー５，燃料棒３やスぺーサー５を取り囲む四
角筒状のチャンネルボックス１，燃料棒３の上端部及び
下端部を支持する上部タイプレート７及び下部タイプレ
ート６などから構成される。

【００１６】図１に示すように、燃料棒３は８行８列の
正方格子状に配列され、中央部の４本の燃料棒が配置可
能な領域に１本の円筒状の水ロッド２が配置されてい
る。図１には、横断面が十字形の制御棒４も表してい
る。図１で、１１は劣化ウラン(ウラン濃縮度０.２ｗｔ
％)を用いたＭＯＸ燃料棒でＰuf富化度は４.３ｗｔ％、
１２〜１４は可燃性毒物であるガドリニアを添加してい
ないＵ燃料棒でそれぞれのウラン濃縮度は４.２，３.
６，２.３ｗｔ％、Ｇ１はウラン燃料に２.３ｗｔ％のガ
ドリニアを添加したＧｄ燃料棒でウラン濃縮度は１.０
ｗｔ％である。

【００１７】燃料集合体の最外周の４つのコーナーには
Ｕ燃料棒１４が、最外周で各コーナーに隣接する８箇所
の位置にはＵ燃料棒１３が、最外周の４つの各辺の中央
部の１６箇所の位置にはＵ燃料棒１２が、それぞれ配置
されている。Ｇｄ燃料棒Ｇ１は燃料集合体の外側から２
層目と３層目に配置されている。最外周（最外層）より
も内側のＧｄ燃料棒のウラン濃縮度１.０ｗｔ％ は、最
外周の２８個のＵ燃料棒の平均ウラン濃縮度約３.７６
ｗｔ％ よりも低く、且つ最外周に配置されているＵ燃
料棒のうち最低のウラン濃縮度２.３ｗｔ％よりも低
い。

【００１８】以下、本実施例による効果を説明する。Ｍ
ＯＸ燃料集合体の経済性を向上するためには、燃料集合
体１体当りのＰuf装荷量を増大することが重要である。
燃料集合体におけるＰuf装荷量の増大は、ウラン濃縮度
を下げて、Ｐuf富化度（重量割合）を増すことで達成で
きる。燃料集合体の平均ウラン濃縮度を下げるには、３
つの方法が考えられる。第１の方法はＧｄ燃料棒のウラ
ン濃縮度を下げること、第２の方法はＵ燃料棒のウラン
濃縮度を下げること、第３の方法はＧｄ燃料棒とＵ燃料
棒の両方のウラン濃縮度を下げることである。

【００１９】ここで、第１の方法及び第２の方法の局所
出力ピーキング係数（以下、ＬＰＦという）への影響を
比較する。ＬＰＦとは、燃料集合体内の燃料棒のうち出
力が最高の燃料棒の相対出力のことであり、この値は燃
焼期間を通して小さい方が良い。ＬＰＦと燃焼度の関係
を求めた解析例を図３に示す。図３で、ａは第１の方法
に対応する本実施例、ｂは第２の方法に対応する比較例
である。本比較例は、燃料集合体の平均Ｐuf富化度と平
均ウラン濃縮度を図１と同じにし、Ｇｄ燃料棒のウラン
濃縮度を図１０と同じ３.９ｗｔ％ に高めたものであ
る。図３に示すように、燃焼初期のＬＰＦはａの方がｂ
よりも小さく、その差は３〜４％である。第３の方法の
場合は、ａとｂの間で変化する。図３から、Ｇｄ燃料棒
のウラン濃縮度を下げる方が、Ｕ燃料棒のウラン濃縮度
を下げるよりもＬＰＦを小さくできることが判る。

【００２０】これは、以下の理由による。本実施例では
図１０の従来例に比べて燃料集合体の内側のＰuf装荷量
が増大しているため、燃焼初期では燃料集合体の内側に
配置された燃料棒の出力が大きくなる。この出力増大を
抑制するためには、燃料集合体内で比較的熱中性子束が
大きな領域（燃料集合体の最外周）に配置されている燃
料棒の核分裂性物質の重量割合を大きくして、この燃料
棒の出力を増大させれば良い。具体的には、燃料集合体
の内側に装荷するＧｄ燃料棒のウラン濃縮度を下げ、燃
料集合体の最外周のＵ燃料棒のウラン濃縮度を高くする
方が、燃焼初期における燃料集合体内の最高出力燃料棒
の出力低減（ＬＰＦ低減）に効果がある。これと共に、
燃料集合体の軸方向に垂直な横断面における出力分布の
平坦化効果も得られる。

【００２１】本実施例では、燃料集合体の最外周よりも
内側に位置するＧｄ燃料棒のウラン濃縮度を最外周のＵ
燃料棒の平均ウラン濃縮度よりも低くして、燃料集合体
の平均ウラン濃縮度を低減している。このような構成に
することで、図１０の従来例に比べてＰuf装荷量を約６
０％増大できる。これにより、燃料集合体の製造体数を
減らして輸送する体数も減少できるので、ＭＯＸ燃料集
合体の経済性を向上できる。また、燃焼期間を通してＬ
ＰＦを低減でき、軸方向に垂直な横断面における出力分
布も平坦化できる。

【００２２】更に、最外周より内側のＧｄ燃料棒のウラ
ン濃縮度を、最外周のＵ燃料棒の中の最低ウラン濃縮度
よりも低くしたことにより、ＬＰＦの低減をより効果的
にしている。また、最外周よりも内側のＧｄ燃料棒のウ
ラン濃縮度を、天然ウランのウラン濃縮度(０.７ｗｔ
％）以下まで下げれば、ＬＰＦの低減はより効果的にな
る。

【００２３】（実施例２）次に、本発明による燃料集合
体の第２実施例を図４を用いて説明する。図４は第２実
施例の横断面及び各燃料棒のウラン濃縮度などを示す。
本実施例も、燃料集合体の取出平均燃焼度３３ＧＷｄ／
ｔを想定したものである。本燃料集合体の基本構成も、
図２に示した第１実施例と同じである。

【００２４】図４で、２１は劣化ウラン(ウラン濃縮度
０.２ｗｔ％）を用いたＭＯＸ燃料棒でＰuf富化度は４.
３ｗｔ％ 、２２〜２４はガドリニアを添加していない
Ｕ燃料棒でそれぞれのウラン濃縮度は４.３，３.７，
２.４ｗｔ％ 、Ｇ２は天然ウラン燃料（ウラン濃縮度
０.７ｗｔ％）に２.３ｗｔ％のガドリニアを添加したＧ
ｄ燃料棒である。本実施例では、Ｇｄ燃料棒に天然ウラ
ンを用いたことが第１実施例と大きく異なる点で、その
他の構成は第１実施例とほぼ同じであるので、ここでは
説明を省略する。

【００２５】本実施例でも、燃料集合体の最外周よりも
内側のＧｄ燃料棒のウラン濃縮度０.７ｗｔ％は、最外
周の２８個のＵ燃料棒の平均ウラン濃縮度約３.８６ｗ
ｔ％よりも低く、且つ最外周に配置されているＵ燃料棒
のうち最低のウラン濃縮度２.４ｗｔ％ よりも低い。従
って、本実施例でも第１実施例と同様な効果が得られ
る。

【００２６】更に、本実施例では、第１実施例に比べ
て、燃料集合体の最外周に配置したＵ燃料棒２２〜２４
のウラン濃縮度を僅かに上げ、且つ最外周よりも内側に
配置したＧｄ燃料棒のウラン濃縮度を下げたことによ
り、第１実施例よりも燃焼初期における燃料集合体の軸
方向に垂直な横断面の出力分布を平坦化できる。Ｇｄ燃
料棒のウラン濃縮度を更に下げれば、出力分布の平坦化
はより効果的になる。

【００２７】（実施例３）次に、本発明による燃料集合
体の第３実施例を図５を用いて説明する。図５は第３実
施例の横断面及び各燃料棒のウラン濃縮度などを示す。
本燃料集合体も取出平均燃焼度は３３ＧＷｄ／ｔを想定
しており、その縦断面の基本構成は図２と同じである。
本実施例が第２実施例と異なる点は、燃料集合体の最外
周にもMOX燃料棒を配置したことである。

【００２８】図５で、３１〜３３は劣化ウラン(ウラン
濃縮度０.２ｗｔ％）を用いたＭＯＸ燃料棒でそれぞれ
のＰuf富化度は４.３，２.８，２.８ｗｔ％ 、３４およ
び３５はガドリニアを添加していないＵ燃料棒でそれぞ
れのウラン濃縮度は４.４ および２.８ｗｔ％ 、Ｇ３は
天然ウラン燃料（ウラン濃縮度０.７ｗｔ％）に２.３ｗ
ｔ％のガドリニアを添加したＧｄ燃料棒である。

【００２９】図５に示すように、燃料集合体の最外周の
４つのコーナーにはＵ燃料棒３５が、最外周で各コーナ
ーに隣接する８箇所の位置にはＵ燃料棒３４が、最外周
の４つの各辺の中央部の１６箇所の位置にはＭＯＸ燃料
棒３２および３３が、それぞれ配置されている。Ｇｄ燃
料棒Ｇ３は燃料集合体の外側から２層目と３層目に配置
されている。Ｇｄ燃料棒のウラン濃縮度０.７ｗｔ％
は、最外周の１２個のＵ燃料棒の平均ウラン濃縮度約
３.８７ｗｔ％ よりも低く、且つ最外周に配置されてい
るＵ燃料棒のうち最低のウラン濃縮度２.８ｗｔ％より
も低い。

【００３０】このように、燃料集合体の最外周にＵ燃料
棒とＭＯＸ燃料棒の両方を配置した場合でも、最外周よ
りも内側に位置するＧｄ燃料棒のウラン濃縮度を、最外
周のＵ燃料棒の平均ウラン濃縮度よりも低く且つ最外周
に配置されているＵ燃料棒の中の最低ウラン濃縮度より
も低くすれば、前述した作用により、第２実施例と同様
な効果が得られる。

【００３１】更に、本実施例では、ＭＯＸ燃料棒を燃料
集合体の最外周にも配置したことにより、燃料集合体１
体当りのＭＯＸ燃料棒の数は、第２実施例よりも多くな
っている。このため、燃料集合体１体当りのＰuf装荷量
は第２実施例よりも増大している。従って、本実施例で
は、第２実施例に比べて燃料集合体の製造体数が少なく
て済み、輸送する体数も減少するので、ＭＯＸ燃料集合
体の経済性を更に向上できる。また、最外周よりも内側
のＧｄ燃料棒に天然ウランを用い、最外周のＵ燃料棒の
ウラン濃縮度を第２実施例よりも高くしたことにより、
第２実施例に比べて、燃焼期間を通して横断面における
出力分布を更に平坦化できる。Ｇｄ燃料棒のウラン濃縮
度を更に下げれば、出力分布の平坦化はより効果的にな
る。

【００３２】（実施例４）次に、本発明による燃料集合
体の第４実施例を図６及び図７を用いて説明する。図６
は第４実施例の横断面及び各燃料棒のウラン濃縮度など
を、図７は第４実施例の概略縦断面を、それぞれ示す。
本燃料集合体は、燃料集合体の取出平均燃焼度４５ＧＷ
ｄ／ｔを想定したものである。図７に示す本燃料集合体
も、図２と同様に、燃料棒３ａ及び３ｂ，水ロッド２，
スぺーサー５，チャンネルボックス１，上部タイプレー
ト７，下部タイプレート６などから構成される。但し、
燃料棒は、燃料有効長（核燃料が充填されている領域の
長さ）が相対的に長い長尺燃料棒３ａと、燃料有効長が
長尺燃料棒３ａの燃料有効長の約１５／２４と短い短尺
燃料棒３ｂとを備えている。

【００３３】図６に示すように、燃料棒は９行９列の正
方格子状に配列され、中央部の７本の燃料棒が配置可能
な領域に、２本の円筒状の水ロッド２が燃料集合体の対
角線上に隣接して配置されている。図６で、５１及び５
６は劣化ウラン（ウラン濃縮度０.２ｗｔ％）を用いた
ＭＯＸ燃料棒でＰuf富化度は４.５ｗｔ％、５２〜５５
は可燃性毒物であるガドリニアを添加していないＵ燃料
棒でそれぞれのウラン濃縮度は４.９，４.１，２.８，
４.９ｗｔ％ 、Ｇ４及びＧ５はウラン燃料に２.６ｗｔ
％のガドリニアを添加したＧｄ燃料棒でそれぞれのウラ
ン濃縮度は４.９ 及び０.７ｗｔ％(天然ウラン）であ
る。Ｕ燃料棒５５及びＭＯＸ燃料棒５６が短尺燃料棒３
ｂで、その他の燃料棒が長尺燃料棒３ａである。

【００３４】燃料集合体の最外周の４つのコーナーには
Ｕ燃料棒５４が、最外周で各コーナーに隣接する８箇所
の位置にはＵ燃料棒５３が、最外周の４つの各辺の中央
位置にはＧｄ燃料棒Ｇ４が、最外周の４つの各辺の中央
位置を除く中央部の１６箇所の位置にはＵ燃料棒５２
が、それぞれ配置されている。Ｇｄ燃料棒Ｇ５は、燃料
集合体の外側から２層目で２層目の各コーナーに隣接す
る８箇所の位置、及び燃料集合体の外側から４層目で２
本の水ロッド２に隣接する２箇所の位置に配置されてい
る。ＭＯＸ燃料棒５１及び５６は、燃料集合体の外側か
ら２層目と３層目に配置されている。短尺燃料棒である
Ｕ燃料棒５５が燃料集合体の外側から２層目の４つのコ
ーナーに、短尺燃料棒であるＭＯＸ燃料棒５６が燃料集
合体の外側から２層目の４つの各辺の中央位置に、それ
ぞれ配置されている。

【００３５】本実施例でも、燃料集合体の最外周よりも
内側に位置するＧｄ燃料棒Ｇ５のウラン濃縮度０.７ｗ
ｔ％ は、最外周の２８個のＵ燃料棒の平均ウラン濃縮
度約４.３７ｗｔ％ よりも低く、且つ最外周に配置され
ているＵ燃料棒の中の最低ウラン濃縮度２.８ｗｔ％ よ
りも低い。本実施例では、第１実施例よりも燃料棒本数
が増えているものの、Ｇｄ燃料棒に天然ウランを用いた
ことにより、前述した作用がより効果的になるため、第
１実施例と同様な効果が得られる。

【００３６】即ち、９行９列の燃料棒配列のＭＯＸ燃料
集合体においても、上記特徴を備えることにより、上記
特徴を備えていない場合に比べて、Ｐuf装荷量を増大で
きる。これに伴い、燃料集合体の製造体数を減らして輸
送する体数も減少できるので、ＭＯＸ燃料集合体の経済
性を向上できる。また、燃焼期間を通して燃料集合体の
軸方向に垂直な横断面における出力分布を平坦化でき
る。

【００３７】更に、本実施例では、Ｇｄ燃料棒Ｇ４を燃
料集合体の最外周に配置したことによりＧｄ燃料棒の本
数を減少できる。これに伴い、燃料集合体１体当りのＰ
uf装荷量をより増大できるので、ＭＯＸ燃料集合体の経
済性を更に向上できる。Ｇｄ燃料棒のウラン濃縮度を更
に下げれば、出力分布の平坦化はより効果的になる。次
に、第４実施例の変形例を図８を用いて説明する。図８
は本変形例の概略横断面を示す。本燃料集合体の縦断面
の基本構成は図７とほぼ同じであり、第４実施例と異な
る点は、水ロッド２の形状と短尺燃料棒を用いていない
ことである。即ち、燃料集合体の中央部の９本の燃料棒
が配置可能な領域に、１本の四角筒状の水ロッド２が配
置されている。

【００３８】図８では、燃料棒３のウラン濃縮度，Ｇｄ
濃度，Ｐuf富化度などの記載は省略しているが、燃料集
合体の最外周よりも内側に位置するＧｄ燃料棒の平均ウ
ラン濃縮度を、最外周のＵ燃料棒の平均ウラン濃縮度よ
りも低く且つ最外周に配置されているＵ燃料棒の中の最
低ウラン濃縮度よりも低くなるように構成する。水ロッ
ドの形状が異なる場合でも、このような特徴を備えるこ
とにより、第４実施例と同様な効果が得られる。

【００３９】（実施例５）次に、本発明による燃料集合
体の第５実施例を図９を用いて説明する。図９は、第５
実施例の横断面及び各燃料棒のウラン濃縮度などを示
す。本燃料集合体は、燃料集合体の取出平均燃焼度４５
ＧＷｄ／ｔを想定したものである。本実施例の縦断面の
基本構成は図７とほぼ同じである。

【００４０】図９で、６１，６２，６５，６６は劣化ウ
ラン(ウラン濃縮度０.２ｗｔ％）を用いたＭＯＸ燃料棒
でそれぞれのＰuf富化度は７.６，３.４,３.４,７.６ｗ
ｔ％、６３及び６４はガドリニアを添加していないＵ燃
料棒でそれぞれのウラン濃縮度は４.７ 及び２.７ｗｔ
％、Ｇ６及びＧ７は２.５ｗｔ％のガドリニアを添加し
たＧｄ燃料棒でそれぞれのウラン濃縮度は３.４及び０.
７ｗｔ％である。

【００４１】本実施例は、図６の第４実施例において、
燃料集合体の最外周の中央部に位置するＵ燃料棒５２を
ＭＯＸ燃料棒６２に置き換え、外側から２層目の４つの
コーナーに位置するＵ燃料棒５５（短尺燃料棒）をＭＯ
Ｘ燃料棒６５（短尺燃料棒）に置き換えた構成になって
いる。各燃料棒のウラン濃縮度，Ｐuf富化度，Ｇｄ濃度
は第４実施例と多少異なっているが、横断面におけるそ
の他の基本構成は第４実施例とほぼ同じである。

【００４２】本実施例でも、燃料集合体の最外周よりも
内側に位置するＧｄ燃料棒のウラン濃縮度０.７ｗｔ％
は、最外周に位置する１２個のＵ燃料棒の平均ウラン濃
縮度約４.０３ｗｔ％よりも低く、且つ最外周のＵ燃料
棒の中の最低ウラン濃縮度２.７ｗｔ％よりも低い。従
って、本実施例でも、第４実施例と同様な効果が得られ
る。

【００４３】更に、本実施例の場合、ＭＯＸ燃料棒を最
外周にも配置しているので、第４実施例よりも燃料集合
体１体当りのＰuf装荷量が増大する。これに伴い、燃料
集合体の製造体数及び輸送体数を更に減少できるので、
ＭＯＸ燃料集合体の経済性を第４実施例よりも向上でき
る。

【００４４】また、本実施例の場合、ＭＯＸ燃料棒を最
外周にも配置した第３実施例よりも最外周のＵ燃料棒の
平均ウラン濃縮度を高くしているので、第３実施例に比
べて、燃焼期間を通して軸方向に垂直な横断面における
出力分布をより効果的に平坦化できる。Ｇｄ燃料棒のウ
ラン濃縮度を更に下げれば、出力分布の平坦化はより効
果的になる。尚、本実施例に対して図８の構成を適用し
ても、上記特徴を満たすように構成すれば、同様の効果
が得られる。

【００４５】尚、上記した実施例では、最外周よりも内
側に１種類のＧｄ燃料棒を用いる場合を説明したが、２
種類以上のＧｄ燃料棒を用いる場合にも本発明は適用で
きる。即ち、最外周よりも内側に２種類以上のＧｄ燃料
棒を用いる場合、最外周よりも内側のＧｄ燃料棒の平均
ウラン濃縮度を、最外周のＵ燃料棒の平均ウラン濃縮度
よりも低くすれば、同じように、軸方向に垂直な横断面
における出力分布を平坦化でき、Ｐuf装荷量を増大して
経済性を向上できる。

【００４６】また、図６の第４実施例及び図９の第５実
施例では、短尺燃料棒３ｂの燃料有効長を長尺燃料棒３
ａの燃料有効長の約１５／２４とした例を説明したが、
この長さの割合が変わっても上記した効果は得られる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、アイランド型のＭＯＸ
燃料集合体において、軸方向に垂直な横断面における出
力分布を平坦化しつつ、Ｐuf装荷量を増大して経済性を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料集合体の第１実施例の横断面
及び各燃料棒のウラン濃縮度を示す図。

【図２】第１実施例の概略縦断面図。

【図３】ＬＰＦと燃焼度の関係を求めた解析例を示す
図。

【図４】本発明による燃料集合体の第２実施例の横断面
及び各燃料棒のウラン濃縮度を示す図。

【図５】本発明による燃料集合体の第３実施例の横断面
及び各燃料棒のウラン濃縮度を示す図。

【図６】本発明による燃料集合体の第４実施例の横断面
及び各燃料棒のウラン濃縮度を示す図。

【図７】第４実施例の概略縦断面図。

【図８】第４実施例の変形例の横断面図。

【図９】本発明による燃料集合体の第５実施例の横断面
及び各燃料棒のウラン濃縮度を示す図。

【図１０】従来の燃料集合体の横断面及び各燃料棒のウ
ラン濃縮度を示す図。

【符号の説明】

１…チャンネルボックス、２…水ロッド、３…燃料棒、
３ａ…長尺燃料棒、３ｂ…短尺燃料棒、５…スぺーサ
ー、６…下部タイプレート、７…上部タイプレート。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のＭＯＸ燃料棒，ウラン燃料に可燃性
   毒物を添加した複数の可燃性毒物入り燃料棒、及びウラ
   ン燃料に可燃性毒物を添加していない少なくとも１本の
   ウラン燃料棒とを８行８列以上の正方格子状に配列した
   燃料集合体において、 燃料集合体の最外周よりも内側に配置した前記可燃性毒
   物入り燃料棒の平均ウラン濃縮度が、最外周に配置した
   前記ウラン燃料棒の平均ウラン濃縮度よりも低いことを
   特徴とする燃料集合体。
2. 【請求項２】請求項１において、燃料集合体の最外周よ
   りも内側に配置した前記可燃性毒物入り燃料棒のうち少
   なくとも１本のウラン濃縮度が、最外周に配置した前記
   ウラン燃料棒の中の最低ウラン濃縮度よりも低いことを
   特徴とする燃料集合体。
3. 【請求項３】請求項２において、燃料集合体の最外周よ
   りも内側に配置した前記可燃性毒物入り燃料棒の中の最
   高ウラン濃縮度が、最外周に配置した前記ウラン燃料棒
   の中の最低ウラン濃縮度よりも低いことを特徴とする燃
   料集合体。
4. 【請求項４】請求項１乃至３の何れかにおいて、燃料集
   合体の最外周よりも内側に配置した前記可燃性毒物入り
   燃料棒のうち少なくとも１本のウラン濃縮度が０.７ｗ
   ｔ％以下であることを特徴とする燃料集合体。
5. 【請求項５】請求項４において、燃料集合体の最外周よ
   りも内側に配置した全ての前記可燃性毒物入り燃料棒の
   ウラン濃縮度が０.７ｗｔ％ 以下であることを特徴とす
   る燃料集合体。
6. 【請求項６】請求項１乃至５の何れかにおいて、全ての
   前記ＭＯＸ燃料棒を燃料集合体の最外周よりも内側に配
   置したことを特徴とする燃料集合体。
7. 【請求項７】請求項１乃至５の何れかにおいて、燃料集
   合体の最外周に、前記ＭＯＸ燃料棒と前記ウラン燃料棒
   の両方を配置したことを特徴とする燃料集合体。
8. 【請求項８】請求項６又は７において、燃料集合体の最
   外周に、更に前記可燃性毒物入り燃料棒を配置したこと
   を特徴とする燃料集合体。