JP2922962B2

JP2922962B2 - 高速増殖炉の炉心とその構成要素並びにその炉心の冷却材配分制御方法

Info

Publication number: JP2922962B2
Application number: JP2049275A
Authority: JP
Inventors: 正久大橋; 周作澤田; 求十亀; 良昭大政; 邦和金戸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: US5186890A; FR2659168A1; JPH03252588A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は高速増殖炉用核燃料集合体とその核燃料集合
体を使用した高速増殖炉用炉心に係わり、特に高速増殖
炉の炉心圧力損失を低減すると共に炉心熱特性を改善す
るに好適なものに関するものである。

〔従来の技術〕

第３図に示すように、従来の高速増殖炉用核燃料集合
体（以下、単に燃料集合体という。）は、被覆管４内に
核燃料ペレツト３を積層して入れた細径棒状の燃料棒１
をワイヤスペーサ５あるいはグリツドスペーサを介して
三角配列状に多数配列し、その外周を上部遮蔽体６と下
端遮蔽体７との間のラツパ管２に包み型式が一般手であ
つた。ラツパ管２は軸方向（上下方向）にわたり内径が
一定であつた。このような燃料集合体の多数体を高速増
殖炉の炉心領域に林立させて高速増殖炉用炉心が構成さ
れる。

核燃料ペレツト３には、増殖に供せられるブランケツ
ト燃料ペレツトとドライバー用に供せられるドライバー
燃料ペレツトが有り、上下各部ブラケツト部分にはブラ
ンケツト燃料ペレツトが、炉心部分にはドライバー燃料
ペレツトが被覆管４に入れられ、被覆管４の下部ブラン
ケツト部分よりも下方の部分にはガスプレナム部が作ら
れている。

一方、ラツパ管２を一部分或いは全部削除して他の部
材を構成材として採用したラツパ管レスの燃料集合体も
公知である。

原子炉炉心は、炉心の構成要素である燃料集合体を複
数体冷却材中に林立させて構成される。その燃料集合体
は、構成要素として、核燃料棒のほかに燃料収納手段と
してのラツパ管を備えている。

高速増殖炉以外の原子炉では、沸騰水型原子炉の技術
として、特開平１−98994号公報，特開昭59−180389号
公報で示された技術が核燃料棒を収納する収納容器（沸
騰水型原子炉の技術分野ではチヤンネルボツクスとい
う。）の幅を変更している点で本発明に似かよつてい
る。前者の公報に示されたものは、チヤンネルボツクス
の内径を冷却材の下流側において大きくし、外径につい
ては一定である。

後者の公報にはチヤンネルボツクスの内径外径ともに
冷却材の流れの上流から下流方向にかけて連続して径が
広がるテーパ状にされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

高速増殖炉におけるラツパ管２を有する型の燃料集合
体の一般的な特性として、炉心のコンパクト化，核特性
の向上のため、細径の燃料棒１と多数配列し周囲をラツ
パ管２で囲む構造とし、燃料棒１間のギヤツプを狭く設
定するため燃料棒１を束ねた燃料バンドル部でラツパ管
２内に通り抜ける冷却材の圧力損失が大きくなり冷却材
循環のためのポンプ出力を大きくする必要があつた。

またラツパ管２は燃料集合体を構造的に支えると共に
中性子照射及び運転中の内外径圧力差による径方向膨張
を抑制するように相応の肉厚を必要とする。そして、燃
料集合体を炉心領域に林立させて炉心を構成する際に、
隣接する各ラツパ管２間は前記径方向膨張によつても接
触しないように適当なギヤツプを保持する構造としてい
た。高速増殖炉には他の原子炉とは顕著な現象として燃
料集合体の炉心燃料領域に対向するラツパ管の部分（ラ
ツパ管の途中部分）が、核燃料の燃焼が経過すると燃料
からの中性子を受けてラツパ管の材料の元素の配置ずれ
を起こして太るような状況を起こす。その太るような状
況を起こすと、ラツパ管が閉鎖水平断面形状をしている
から、内径も外径も大径化して隣接するラツパ管と接触
する事象を起こしやすい。その太る現象はスエリングと
称せられている。このスエリングの現象は高速増殖炉に
あつては他の原子炉に比べて顕著で、他の原子炉で引き
起こされる内外圧差による応力の発生によるチヤンネル
クリープとは異なる。高速増殖炉ではその内外圧差によ
るものとスエリングによるものとでラツパ管の途中部分
で水平方向の径が大きくなる。このために、高速増殖炉
にあつては、炉心内で林立するラツパ管同志の間隔は上
下端よりの部分で狭くしても良いにもかかわらず、ラツ
パ管の途中部分が水平方向の径が大きくなることを考慮
してラツパ管同志の間隔は大きくしていた。

この隣接する各ラツパ管２間のギヤツプは燃料集合体
上下の遮蔽体6,7部のラツパ管２外径よりも径の大きい
パツド部８により確保していた。このラツパ管２および
各ラツパ管２間のギヤツプを設置することは燃料集合体
内の流路面積を低減させる結果となり炉心圧力損失を増
大させる原因となつていた。

燃料集合体においてはバンドル部の圧力損失を低減出
来れば炉心全体の圧力損失を大きく低減できる。

一方、ラツパ管レスの燃料集合体は、ラツパ管が存在
しない分圧力損失が少ないが、炉心を構成する各燃料集
合体へ各燃料集合体の各出力に応じて冷却材の配分を行
つても、ラツパ管が無いから各燃料集合体間に冷却材が
抜け出してしまう懸念が有り、その懸念を解消するには
燃料集合体の構成について検討を加えないとならない。

特開平１−98994号公報に記載された技術を高速増殖
炉のラツパ管に採用した場合には、外径が上下方向全長
にわたり特に途中と上下方向の部分とで均一であるか
ら、スエリング等を考慮して従来通りの大きな隙間を開
けてラツパ管を炉心に林立せざる得ない。このために限
定された広さの炉心に燃料集合体を林立させる場合にラ
ツパ管同志の間隔を広く取る分ラツパ管内の流路面積が
狭くなり炉心圧力損失を増大させる原因となりやすい。

特開昭59−180389号公報に記載された技術を高速増殖
炉のラツパ管に採用した場合には、ラツパ管の下端が絞
られることになり、その絞り部分は下端であり冷却材の
入口を構成する部材（高速増殖炉では下部遮蔽体に相当
する。）に固定されて、原子炉の燃焼が経過しても径が
大きくならない。このために、核燃料の燃焼時期の初め
から終わりまでラツパ管の下端が絞られて炉心圧力損失
を増大させる原因となりやすい。また、ラツパ管にテー
パをつけて途中部分の径を最初から大径化することは、
燃料の燃焼途中におけるスエリング等による径方向膨張
代を大径化した分だけ最初から放棄されている状態とな
り、膨張しても隣接するラツパ管同志で接触しないよう
にラツパ管同志の間隔を広げることとなる。このように
なると、広い炉心が必要となり、広さが限定された炉心
においては不都合である。

したがつて、高速増殖炉の技術分野にあつては、冷却
材の流量配分が確実に行え、且つ炉心の広さを極力抑制
して圧力損失を低減できるような燃料集合体の開発が望
まれている。

本発明の第１目的は高速増殖炉の冷却材の流量配分が
確実に行え、且つ炉心の広さを極力大きくすることなく
炉心圧力損失を低減させるための低圧力損失型の燃料集
合体を提供することに有り、第２の目的は冷却材の流量
配分が確実に行え、且つ炉心の広さを極力大きくするこ
となく圧力損失を少なくすることの出来る高速増殖炉の
炉心を提供することに有り、第３目的は燃料集合体の圧
力損失を低減させるための高速増殖炉の燃料収納手段を
提供することに有り、第４目的は、前記燃料集合体を利
用しての炉心の各領域間の熱出力差の低減に有効な高速
増殖炉における冷却材の配分制御方法を提供することに
有る。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１目的を達成するための第１の手段は、多数個
の核燃料棒を燃料収納手段内に収納した高速増殖炉の燃
料集合体において、前記燃料収納手段は、途中部分の内
径外径共に小さく、それとは相対的にその途中部分より
も両端部よりで内径外径共に大きい形状を成しているこ
とを特徴とした高速増殖炉の燃料集合体であり、同じく
第２の手段は、多数個の核燃料棒を燃料収納手段内に収
納した高速増殖炉の燃料集合体において、前記燃料収納
手段は、スエリングの大きい部位が他の部位にくらべて
内径外径共に小さい形状を成していることを特徴とした
高速増殖炉の燃料集合体であり、同じく第３の手段は、
多数個の核燃料棒を燃料収納手段に収納した高速増殖炉
の燃料集合体において、前記燃料収納手段は、前記核燃
料棒内の炉心燃料部分に対向する少なくとも一部分が前
記炉心燃料部分以外に対向する部分よりも内径外径共に
小さい形状を成していることを特徴とした高速増殖炉の
燃料集合体であり、第２目的を達成するための第４の手
段は、冷却材が収納された原子炉容器内に原子炉燃料集
合体を多数体林立させて構成される高速増殖炉の炉心に
おいて、前記燃料集合体の少なくとも一体は前述の1,2,
3のいずれか一つの手段による高速増殖炉の燃料集合体
であることを特徴とした高速増殖炉の炉心であり、同じ
く第５の手段は、第４の手段による高速増殖炉の炉心で
あつて、第1,2,3のいずれか一つの手段による原子炉燃
料集合体が熱出力の比較的大きい前記炉心の部分に装荷
されていることを特徴とした高速増殖炉の炉心であり、
第３目的を達成するための第６の手段は、高速増殖炉の
核燃料棒を収納する燃料収納手段であつて、途中部分の
内径外径共に小さく、それとは相対的にその途中部分よ
りも端部よりで内径外径共に大きい形状を成しているこ
とを特徴とした核燃料棒を収納する高速増殖炉の燃料収
納手段であり、第１の目的を達成するための第７の手段
は、前述の第１の手段において、燃料収納手段の核燃料
棒のガスプレナム部に対向する部分の肉厚は内径外径共
に小さい途中部分の肉厚よりも薄肉化されていることを
特徴とした高速増殖炉の燃料集合体であり、同じく第８
の手段は、第１の手段において、燃料収納手段の途中部
分は、前記燃料収納手段の端部にいくほどに内径外径共
に拡大された形状を備えた高速増増炉の燃料集合体であ
り、同じく第９の手段は、第１の手段において、燃料収
納手段の途中部分は、前記燃料収納手段の端部にいくほ
どに肉厚が薄くされている形状を備えた高速増殖炉の燃
料集合体であり、第４目的を達成するための第10の手段
は、冷却材が収納された原子炉容器内に燃料集合体を多
数体林立させて原子炉の炉心を構成し、前記炉心内の前
記各燃料集合体に前記冷却材を各炉心領域間の熱出力の
差異に基づいて流量配分することにより、前記熱出力の
差異を適切化する方法において、前記燃料集合体の核燃
料棒を収納する燃料収納手段の端部よりの冷却材流路幅
を拡大することにより、前記核燃料棒内の炉心燃料部分
に対向する前記燃料収納手段の途中一部分を相対的に冷
却材流路幅を狭く絞り、その冷却材流路幅の拡大率を変
えて前記流量配分を調整することを特徴とした高速増殖
炉の炉心の冷却材配分制御方法である。

〔作用〕

第１の手段によれば、高温となり且つ放射線被爆の大
きな燃料集合体の途中部分に対向した燃料収納手段の途
中部分が他の両端部よりの部分に比べて幅方向へ最も膨
張率が高い傾向を示すが、他の部分は膨張率が比較的少
ないことを配慮してその他の部分では従来よりも幅広に
して使用中における燃料収納手段内を流動する冷却材の
流動抵抗を減じさせる。燃料集合体を使用中にその途中
部分は膨張して幅が拡大する。膨張率が比較的少ない他
の部分は予め幅を従来以上に拡大してもともと冷却材の
流動抵抗を減じてある。このために燃料収納手段の全長
にわたつても流動抵抗は減じてくる作用が得られる。し
かも、従来通りに冷却材を燃料収納手段に通して冷却材
が外部へ散らばらないから流量配分も狂わない。

第２の手段によれば、スエリングの起こりやすい燃料
収納手段の途中部分は、スエリングにより膨張してもよ
いように予め幅を他の部分よりも狭くし、膨張後に炉心
内で林立して使用される燃料集合体間の干渉を起こすこ
とを防ぐ。比較的スエリングが起こりにくい他の部分は
予め、前記途中部分のスエリング等による膨張を膨張後
の隣接集合体との干渉防止用の間隔を利用して従来にな
く幅を拡大してあるから燃料収納手段内を通る冷却材の
流動抵抗が減じられる。

第３の手段によれば、燃料集合体を林立させて原子炉
内で使用すると、核燃料棒の炉心燃料部分で最も高温と
なり、ここに対向する燃料収納手段の部位が他の部分よ
りも幅方向に大きく膨張する。しかし、その膨張が生じ
ても、その膨張を吸収できるように従来程度の幅しかそ
の部位に与えておらず、隣接する燃料集合体との干渉事
故は発生しない。その部位以外では予め、前記部位の膨
張を膨張後の隣接集合体との干渉防止用の間隔を利用し
て従来になく幅を拡大してあるから燃料収納手段内を通
る冷却材の流動抵抗が減じられる。

第４の手段によれば、原子炉燃料集合体内を通過する
冷却材の流動抵抗が低下するから、その燃料集合体を構
成要素とする原子炉の炉心自体も冷却材の圧損が低減で
きる作用が得られるし、本来的に燃料棒収納手段で囲ん
だ中を配分された冷却材が流れるから途中で冷却材の配
分バランスが狂うことも無い。

第５の手段によれば、第４の手段による作用に加え
て、炉心の中でも熱出力の比較的大きい部位に圧損の少
ない燃料集合体が存在するから、冷却材によるその部位
の冷却が増強され、周囲の熱出力とのバランスが取りや
すくなるという作用が得られる。

第６の手段によれば、燃料収納手段は原子炉内での使
用時に途中部分より比較的膨張率が少ない他の部分で流
路面積を広くすべく幅を大きく拡大して圧損を低減して
ある。そして、使用中に燃料収納手段の途中部分は幅が
膨張して行くが、その膨張を見込んで当初は幅を拡大し
ていないから、使用時に隣接の燃料収納手段と干渉事故
を起こさない。また、使用中には燃料収納手段の途中部
分も幅方向へ膨張して冷却材の流路幅が広がるから、圧
損が減少する。この様に、本発明の燃料収納手段を使用
すると燃料集合体の圧損が低減するという作用が得られ
る。

第７の手段によれば、第１の手段による作用に加え
て、ガスプレナム部は核燃料が存在する部分よりも低温
で放射線も少ないからそこに対向する燃料収納手段の部
分の肉厚は少なくてよく、その部分は厚みが減じられ、
減じた分だけ燃料収納手段内の冷却材の流路がさらに拡
大されて圧損が低減される作用を得られる。

第８の手段によれば、第１の手段による作用に加え
て、燃料収納手段の途中部分でも端部に行くほどに膨張
率が少なくなるから、その分燃料収納手段の幅を拡大し
ておいて燃料収納手段内を通る冷却材の圧損を低減する
作用が得られる。

第９の手段によれば、第１の手段による作用に加え
て、膨張率が少なくなる部位に行くほどに肉厚を減じて
より一層冷却材流路幅を拡大していくから一層のこと圧
損が低減する作用が得られる。

第10の手段によれば、燃料収納手段の冷却材流路の拡
大率でその燃料収納手段内を通る冷却材の圧損度合い決
めることができるから、その拡大率に見合つて通過する
冷却材の流量が決まり、冷却材の流量配分が行なわれ
る。この流量配分の決定法を利用して炉心の各領域間の
熱出力差を適切にする。

〔実施例〕

本実施例では、炉心発熱及び除去に関する基本的考察
及び従来の高速増殖炉用の燃料集合体の空間的無短スペ
ースの排除検討により、ラツパ管の外径制限は燃料積層
部軸方向中央近傍で生じ軸方向上下部では拡大できる余
地の有ること、及び従来注目されなかつた燃料積層部以
外の燃料積層部の上下部のラツパ管の内外径を燃料積層
部軸方向中央より鼓状に連続的に拡大することを案出し
たものである。

これをさらに具体的に述べると、発熱部の燃料バンド
ル部の軸方向位置の中で炉心燃料積層軸方向中央では燃
焼期間中のラツパ管のスエリング等による径方向膨張を
考慮し、ラツパ管間ギヤツプを一定値確保する必要性が
あるのに対し軸方向中央部以外ではそのラツパ管間ギヤ
ツプを低減することが可能であることに着目し、燃料の
軸方向中央部以外ではラツパ管間ギヤツプを減少させる
とともに、非発熱部の燃料ガスプレナム部外側のラツパ
管の拡管は除熱上問題の無いことを考慮しラツパ管の内
径，外径を燃料積層部軸方向中央部よりも大きくし、冷
却材の流路面積を拡大することにより圧力損失を低減す
ることを案出した。特に、高速増殖炉燃料集合体では、
高燃焼度化がより進展していることもあり、燃料長はよ
り長尺化する傾向にあり、その様な燃料集合体の圧力損
失低減化に貢献できるものである。

以下、本発明を高速増殖炉の燃料集合体に適用した各
例を第２図から第４図を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例による燃料集合体の縦断面
図である。第１図で、271本の細径棒状の燃料棒１を束
ねて、その束ねた外周囲を燃料収納手段としてのラツパ
管２で包囲する。燃料棒１を束ねる際には隣接する燃料
棒との間隔を保たせるために、各燃料棒１の被覆管４外
周面にワイヤースペーサ５を巻きかけてある。

細径棒状の燃料棒１は、被覆管４内に燃料ペレツト３
を積層して内包させて構成される。その被覆管４内の下
部には燃料ペレツト３の燃焼で発生したガス圧を吸収す
るためのガスプレナム部９が形成されている。一方、燃
料ペレツト３にはドライバー燃料ペレツト10とブランケ
ツト燃料ペレツト11とが有り、発熱部である炉心領域12
にはドライバー燃料ペレツト10が積層され、増殖部であ
る上下各ブランケツト領域13,14にはブランケツト燃料
ペレツト11が積層されている。

ラツパ管２の上端は中性子を遮蔽するための上部遮蔽
体６に溶接固定され、同様に下端は下部遮蔽体７等に溶
接により固定される。下部遮蔽体７にはラツパ管２内と
連通する冷却材の入口が設けられ、上部遮蔽体６には冷
却材の出口が設けられている。

また、燃料棒１の外径は7.6mmであり、燃料ペレツト
積層部に対向するラツパ管２の部分（燃料積層軸中央
部）の最小内／外径は150mm,158mmである。また原子炉
内で燃料集合体を林立させて原子炉炉心を構成する際の
ラツパ２の配列ピツチは164mmである。

第３図に示すように従来の燃料集合体のラツパ管２は
内径が一定で外径のみが炉心上部のブランケツト外側で
ラツパ管同士の拘束のためのパツド部８で大きくしてい
た。一方、本発明の実施例では、炉心領域12よりも上方
と下方とのラツパ管２の内径と外径とを共に炉心領域12
に対向するラツパ管２のそれよりも拡大して有る点に特
徴が有る。

本実施例ではガスプレナム部９に対向するラツパ管２
部位の内／外径は154mm,162mmで、炉心領域12に対向す
るラツパ管２部分の最小内／外径は150mm,158mmであ
る。そして最小内外径部分から徐々に且つ連続的にラツ
パ管２の内外径を内／外径154mm,162mmに拡大する断面
形状を有している。

この結果、表１に示すように本発明の実施例では従来
の高速増殖炉用の燃料集合体を用いた場合に比較し圧力
損失を29％程度低減できることがかわつた。またそのよ
うな圧力損失の少ない燃料集合体を構成要素として含ん
だ原子炉炉心では、原子炉炉心の圧力損失を低減するこ
とに成り、冷却材を炉心に圧送するポンプの容量を低減
することができる。このポンプの容量を少なくすること
が出来ることにより、ポンプは小型で良くなり、そのポ
ンプを包含する高速増殖炉の原子炉容器の小型化が可能
となる。さらに、原子炉炉心の圧力損失の低減は、その
ポンプが停止した後において生じる炉心を通る冷却材の
自然循環を助長して、炉心の冷却に貢献することが出来
て安全性が高まる。

なお、本発明の実施例ではラツパ管２の拡管による内
径の拡大を外周囲全周としているが、ラツパ管２の水平
断面が六角形の場合には、そのラツパ管２の六角のコー
ナー部のみは拡管しないで内厚を厚くして残し構造強度
を増大させる事も可能である。

また、本発明の実施例ではラツパ管２の内径の拡大を
ガスプレナム部９の外周部としているが、下部ブランケ
ツト部14に対向するラツパ管２部位の燃焼による膨れは
ラツパ管２の炉心領域12に対向する部位よりも小さいた
めガスプレナム部９に対向する部位と同様にラツパ管の
内径の拡大を実施してある。こに場合は3mの燃料棒の内
1.7mの部分の領域の圧損を特に低減できる。

また、本実施例ではガスプラナム部９を炉心領域12下
部に設置しているがガスプラナム部９を炉心領域12上部
に設置する場合でも本発明は同様に適用できる。

また、本発明の燃料集合体を炉心の一部に装荷する方
法で炉心冷却材の流量配分を実施できる効果がある。す
なわち、熱出力の大きい領域の燃料集合体には本発明の
実施例の内径を拡大させたラツパ管２を用い、熱出力の
変化に応じてラツパ管２の内径拡大率を変化させ燃料要
素部圧力損失を調整し各領域に最適な冷却材流量を流す
ことができる。この結果、従来採用していた冷却材入口
部の余分な流量配分用オリフイスを設置する必要がなく
なる。

第２図は本発明の他の実施例による高速増殖炉用の燃
料集合体の縦断面図である。第２図の燃料集合体は第１
図の燃料集合体と同様にラツパ管２は上部遮蔽体６及び
下部遮蔽体７に溶接されている。燃料棒１の外径は7.6m
mであり、燃料積層部軸方向中央付近の最も幅の狭い部
分のラツパ管の最小内／外径は150mm,158mmである。ま
たラツパ管の配列ピツチは164mmである。

本実施例ではラツパ管２の幅方向の膨張率の大きい炉
心燃料積層軸方向中央部でラツパ管２内径を最小とし、
それ以外の幅方向の膨張率の少ない部分（上下方向）へ
いくに従いラツパ管２内外径を拡大すると共に、ラツパ
管２の肉厚を徐々に減じて上下ブランケツト部13,14に
対向するラツパ管２の部位で最大内／外径は154mm,162m
mとなり、内径がもつとも広がつたガスプレナム部９に
対向するラツパ管２の内径と外径は158mm,162mmであ
る。

この結果、表２に示すように本実施例では従来高速増
殖炉用燃料集合体を用いた場合に比較して圧力損失を42
％程度低減できることがわかる。また本実施例による燃
料集合体を利用した原子炉炉心全体の圧力損失をも低減
できる。この結果冷却材ポンプの動力を低減でき、ポン
プ寸法の縮小、さらには原子炉容器の縮小が可能にな
る。

いずれの実施例における燃料集合体であろうとも、原
子炉内で使用中はラツパ管２の炉心領域12に対向する部
分が最も高温環境にさらされ、且つ最もスエリング量が
大きい。そのために、ラツパ管２の炉心領域12に対向す
る部分が最も膨張率が大きくなることを考慮してその部
分は最大内外径よりも小さい従来通りの内外径に近い径
としてある。このようにすると、ラツパ管２の炉心領域
12に対向する部分が幅方向に膨張しても、隣接する燃料
集合体のラツパ管と干渉事故を起こさない。また、ラツ
パ管２の炉心領域12に対向する部分以外の部分では膨張
率が小さいから、ラツパ管２径を拡大しても干渉事故を
起こさない。このために本発明の各実施例による燃料集
合体を構成要素とした原子炉炉心では燃料集合体間の間
隔を特に広げる必要は無く、原子炉炉心の大型化をまね
かない。

〔発明の効果〕

請求項1,2,3のいずれの発明にあつても、配分された
冷却材を逃すこと無く冷却に供することが出来ると共
に、高速増殖炉の炉心を構成するに際してその炉心を大
きくすること無く圧力損失を減じさせることの出来る高
速増殖炉の燃料集合体を提供できる効果が有る。

請求項４の発明によれば、配分された冷却材を逃すこ
と無く冷却に供することが出来ると共に、高速増殖炉の
炉心を構成するに際してその炉心を大きくすること無く
圧力損失を減じさせることの出来る高速増殖炉の炉心を
提供できる効果が有る。

請求項５の発明によれば、高速増殖炉の炉心の熱出力
の比較的大きい所の冷却材流量を増加させて熱出力を平
均化することが出来る効果が得られる。

請求項６の発明によれば、高速増殖炉の燃料集合体の
圧力損失を炉心を大きくすること無く達成できるのに貢
献できる燃料収納手段を提供出来るという効果が得られ
る。

請求項７の発明によれば、請求項１の発明の効果に加
えて、燃料収納手段の肉厚を減じた分だけ冷却材流路面
積を拡大してより一層圧力損失の低減できる高速増殖炉
の燃料集合体を提供出来るという効果が得られる。

請求項８の発明によれば、請求項１の発明の効果に加
えて、燃料収納手段の途中部分においても、その途中部
分の中央から離れるほどに冷却材流路面積を拡大してあ
るから、より一層圧力損失の低減できる高速増殖炉の燃
料集合体を提供できるという効果が得られる。

請求項９の発明によれば、請求項１の発明による効果
に加えて、燃料収納手段の途中部分においても、余分な
肉厚を減じて冷却材流路面積を拡大してあるから、より
一層圧力損失の低減できる高速増殖炉の燃料集合体を提
供できるという効果が得られる。

請求項10の発明によれば、高速増殖炉の炉心の圧力損
失を高めること無く、また炉心を構成する燃料集合体の
冷却材流量分配を燃料集合体自身の形状により調整し
て、他の部材による調整に頼ること無く炉心の各領域間
の熱出力差を調整できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による高速増殖炉用の燃料集
合体の縦断面図、第２図は本発明の他の実施例による高
速増殖炉用の燃料集合体の縦断面図、第３図は従来の高
速増殖炉用の燃料集合体の縦断面図である。１…燃料棒、２…ラツパ管、３…燃料ペレツト、４…被
覆管、５…ワイヤスペーサ、６…上部遮蔽体、７…下部
遮蔽体、９…ガスプレナム部、10…ドライバー燃料ペレ
ツト、11…ブランケツト燃料ペレツト、12…炉心領域、
13…上部ブランケツト部、14…下部ブランケツト部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大政良昭茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者金戸邦和茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G21C 3/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数個の核燃料棒を燃料収納手段内に収納
した高速増殖炉の燃料集合体において、前記燃料収納手
段は、途中部分の内径外径共に小さく、それとは相対的
にその途中部分よりも両端部よりで内径外径共に大きい
形状を成していることを特徴とした高速増殖炉の燃料集
合体。
【請求項２】多数個の核燃料棒を燃料収納手段内に収納
した高速増殖炉の燃料集合体において、前記燃料収納手
段は、スエリングの大きい部位が他の部位にくらべて内
径外径共に小さい形状を成していることを特徴とした高
速増殖炉の燃料集合体。
【請求項３】多数個の核燃料棒を燃料収納手段内に収納
した高速増殖炉の燃料集合体において、前記燃料収納手
段は、前記核燃料棒内の炉心燃料部分に対向する少なく
とも一部分が前記炉心燃料部分以外に対向する部分より
も内径外径共に小さい形状を成していることを特徴とし
た高速増殖炉の燃料集合体。
【請求項４】冷却材が収納された原子炉容器内に燃料集
合体を多数体林立させて構成される高速増殖炉の炉心に
おいて、前記燃料集合体の少なくとも一体は請求項1,2,
3のいずれか一項に記載の高速増殖炉の燃料集合体であ
ることを特徴とした高速増殖炉の炉心。
【請求項５】請求項４の原子炉の炉心であつて、請求項
1,2,3のいずれか一項に記載の高速増殖炉の燃料集合体
が熱出力の比較的大きい前記炉心の部分に装荷されてい
ることを特徴した高速増殖炉の炉心。
【請求項６】高速増殖炉の燃料集合体の核燃料棒を収納
する燃料収納手段であつて、途中部分の内径外径共に小
さく、それとは相対的にその途中部分よりも端部よりで
内径外径共に大きい形状を成していることを特徴とした
核燃料棒を収納する燃料収納手段。
【請求項７】請求項１において、燃料収納手段の核燃料
棒のガスプレナム部に対向する部分の肉厚は内径外径共
に小さい途中部分の肉厚よりも薄肉化されていることを
特徴とした高速増殖炉の燃料集合体。
【請求項８】請求項１において、燃料収納手段の途中部
分は、前記燃料収納手段の端部にいくほどに内径外径共
に拡大された形状を備えた高速増増炉の燃料集合体。
【請求項９】請求項１において、燃料収納手段の途中部
分は、前記燃料収納手段の端部にいくほどに肉厚が薄く
されている形状を備えた高速増殖炉の燃料集合体。
【請求項１０】冷却材が収納された原子炉容器内に燃料
集合体を多数体林立させて高速増殖炉の炉心を構成し、
前記炉心内の前記各燃料集合体に前記冷却材を各炉心領
域間の熱出力の差異に基づいて流量配分することによ
り、前記熱出力の差異を適切化する方法において、前記
燃料集合体の核燃料棒を収納する燃料収納手段の端部よ
りの冷却材流路幅を拡大することにより、前記核燃料棒
内の炉心燃料部分に対向する前記燃料収納手段の途中一
部分を相対的に冷却材流路幅を狭く絞り、その冷却材流
路幅の拡大率を変えて前記流量配分を調整することを特
徴とした高速増殖炉の炉心の冷却材配分制御方法。