JP3441149B2

JP3441149B2 - 原子炉の炉心

Info

Publication number: JP3441149B2
Application number: JP06348594A
Authority: JP
Inventors: 宏司平岩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2003-08-25
Anticipated expiration: 2018-08-25
Also published as: JPH07270569A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉におい
て、２種類の燃料集合体、特にプルトニウムとウランの
混合酸化物燃料を装荷する原子炉の炉心に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉を構成する燃料集合体の
基本的な構造を図９の一部切断正面図に示す。燃料集合
体１は複数の燃料棒２をウォータロッド３と共に８行８
列に結束し、これらの上端を上部タイプレート３に、中
央部を複数のスペーサ５で、また下部を下部タイプレー
ト６により固定して、さらに、これの周囲をチャンネル
ボックス７で取り囲んだ構成としている。

【０００３】この燃料集合体１の燃料棒２における核分
裂性物質として、プルトニウム（Ｐｕ）とウラン（Ｕ）
の混合酸化物を含む燃料（Mixed-Oxide Fuel，以下ＭＯ
Ｘ燃料と呼ぶ）を軽水炉に用いる場合は、ウラン燃料の
みを用いる場合と比較して中性子スペクトルがより高速
側（硬く）となるため、一般に減速材反応度係数の絶対
値が大きくなり、例えばボイド係数の絶対値の増加や低
温時と出力運転時の反応度差の増加を招く。

【０００４】このようなＭＯＸ燃料における減速材反応
度係数増加の対策としては、ＭＯＸ燃料における減速材
の比率（Ｈ／ＨＭ；水素対重金属原子数比）をウラン燃
料より大きくして、中性子スペクトルを軟化させる方法
が提案されている。例えば特開昭63−172990号公報の
「原子炉用燃料集合体」に開示されているものでは、ウ
ラン燃料集合体のウォータロッドを増加させることが提
案されている。

【０００５】また、初期において核分裂性物質としてウ
ランのみを含むウラン燃料では、燃焼度が高まるにつれ
て中性子スペクトルが硬化することから、ＭＯＸ燃料の
場合と同様に減速材反応度係数が大きくなることが知ら
れており、この場合も燃焼度の増大につれて減速材の比
率（Ｈ／ＨＭ）を高める方法が提案されていて、例えば
特開昭63−133086号公報の「沸騰水型原子炉用燃料集合
体」では、ウォータロッドを大型化することが開示され
ている。

【０００６】さらに、燃料に添加される可燃性毒物濃度
については、炉心での第１滞在サイクル末期において、
可燃性毒物（通常は軽水炉の場合にガドリニアを用いて
いる）が残留すると、それに応じてウラン濃縮度及至プ
ルトニウム富化度を増して反応度を増加させる必要があ
るため、可燃性毒物が運転第１サイクルで燃え尽きるよ
うに、その濃度を調整している。また、ＭＯＸ燃料の場
合もこのような方法が踏襲されており、可燃性毒物が第
１滞在サイクル末期において、ほぼ燃え尽きるように可
燃性毒物濃度を定めて使用している。

【０００７】ＭＯＸ燃料とウラン燃料の無限増倍率の大
きさについては、基本的にＭＯＸ燃料とウラン燃料の取
出燃焼度が等しいか、またはＭＯＸ燃料の方が低くなる
ように設定しており、通常はサイクル末期の炉心平均で
の燃焼度点で無限増倍率がほぼ同じ値とするか、あるい
はＭＯＸ燃料の無限増倍率を低くするようにしている。
例えば特開平 4−265896号公報の「燃料集合体」では、
ＭＯＸ燃料の無限増倍率をウラン燃料よりも低くするこ
とが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＭＯＸ燃料をウラン燃
料と比較した場合に、ＭＯＸ燃料がウラン燃料よりボイ
ド係数などに代表される減速材反応度係数がより負側と
なることから、ＭＯＸ燃料燃料を用いると、ウラン燃料
と比較して炉停止余裕の減少や、過渡出力変化が大きく
なるなどの問題が生じることは、上記従来の技術の説明
で述べた通りである。

【０００９】したがって、従来のＭＯＸ燃料およびウラ
ン燃料を適用した炉心においては、取出燃焼度について
ＭＯＸ燃料をウラン燃料よりも低くする炉心を採用して
おり、これはＭＯＸ燃料集合体の１体当りの発生エネル
ギーを減少させてしまうために、燃料製造に必要なコス
トを発生エネルギーで割った値として定義される、いわ
ゆる、燃料サイクルコストを増加させてしまう問題があ
った。

【００１０】さらに可燃性毒物の濃度については、従来
はウラン燃料における設計方式の単純な類推から、運転
第１サイクルで燃え尽きるようにその濃度を設定してい
る。すなわちウラン燃料の場合で、運転第１サイクル以
降に可燃性毒物が残留した場合には、反応度低下を補う
ためにウラン235 の濃縮度を高める必要があり、これに
伴いウラン濃縮のための分離作業のコストが増加する。

【００１１】このことから、ウラン燃料では燃料サイク
ルコスト低減の観点からは、可燃性毒物濃度が運転第１
サイクル以降に残らないようにすることが極めて重要で
あった。しかしながらＭＯＸ燃料では、その燃料コスト
が燃料の富化度とは無関係な事項で占められている。

【００１２】ちなみに、ＭＯＸ燃料ペレットの製造で
は、作業者の被曝を防止するためにグローブボックス内
での遠隔作業を行うため、燃料ペレットの製造機器の稼
働率がウラン燃料の場合より低く、したがって機器コス
トが高く、成型加工コストも高くなること等で、これら
が燃料コストのほとんどを占めている。このために、Ｍ
ＯＸ燃料については可燃性毒物が運転第１サイクル以降
も残り、それに対してウラン燃料の濃縮度に対応する富
化度を上げたとしても、燃料サイクルコストが増加する
ことはない。

【００１３】このように、従来はＭＯＸ燃料において可
燃性毒物を適切に使用しなかったため、燃料集合体１体
当りの重金属量が少なくなり、１体当りの発生エネルギ
ーを減少させる減速材の比率（Ｈ／ＨＭ）の増加を余儀
なくされ、このために、ＭＯＸ燃料の燃料サイクルコス
トが増加するという支障があった。

【００１４】本発明の目的とするところは、ＭＯＸ燃料
の取出燃焼度を大きくしたり、運転サイクル終了時の炉
心平均燃焼度点にてＭＯＸ燃料の無限倍増率をウラン燃
料より大きくする。あるいは、ＭＯＸ燃料の可燃性毒物
濃度を第２滞在サイクル以降にも毒物反応度が残留する
等のようにして、ＭＯＸ燃料の燃料サイクルコストを低
減した原子炉の炉心および燃料集合体を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る原子炉の炉心は、燃焼初期に
核分裂性物質としてプルトニウムとウランを含む第一の
燃料集合体とウランのみを含む第二の燃料集合体が同時
に装荷された炉心において、前記第一の燃料集合体の平
均取出燃焼度を第二の燃料集合体の平均取出燃焼度より
大きくし、かつ前記第一の燃料集合体を炉心の最外周以
外に配置したことを特徴とする。

【００１６】請求項２記載の発明に係る原子炉の炉心
は、燃焼初期に核分裂性物質としてプルトニウムとウラ
ンを含む第一の燃料集合体とウランのみを含む第二の燃
料集合体とが同時に装荷された炉心において、前記第一
の燃料集合体の取替体数と炉内にある第一の燃料集合体
の全体数に対する割合が、前記第二の燃料集合体の取替
体数と炉内にある第二の燃料集合体の全体数に対する割
合より小さくしたことを特徴とする。

【００１７】請求項３記載の発明に係る原子炉の炉心
は、燃焼初期に核分裂性物質としてプルトニウムとウラ
ンを含む第一の燃料集合体とウランのみを含む第二の燃
料集合体が同時に装荷された炉心の運転サイクル期間終
了時の炉心平均燃焼度において、前記第一の燃料集合体
の無限増倍率を第二の燃料集合体の無限増倍率より大き
くしたことを特徴とする。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【作用】請求項１記載の発明は、第一の燃料集合体の平
均取出燃焼度を第二の燃料集合体の平均取出燃焼度より
大きくしたことにより、炉心平均の遅発中性子割合が大
きくでき、同時に第一の燃料集合体の動的ボイド係数が
第二の燃料集合体より大きくなり、第一の燃料集合体の
減速材の比率を下げる必要がなくなる。また、第一の燃
料集合体を炉心の最外周以外に配置したことにより、第
一の燃料集合体の燃焼度を第二の燃料集合体の燃焼度よ
り大きくすることができる。

【００２１】請求項２記載の発明は、第一の燃料集合体
の取替体数と炉内にある第一の燃料集合体の全体数に対
する割合を、第二の燃料集合体における割合より小さく
したことにより、第一の燃料集合体の炉内滞在期間が長
く、取出燃焼度は第二の燃料集合体より大きくなる。

【００２２】請求項３記載の発明は、炉心の運転サイク
ル期間終了時の炉心平均燃焼度において、第一の燃料集
合体の無限増倍率を第二の燃料集合体の無限増倍率より
大きくしたことにより、第一の燃料集合体の取出燃焼度
の方が大きくなる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分について
は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。第１実施
例は、図１の燃料配置構成図に示すように原子炉の炉心
８には各種の燃料集合体が複数配置されていて、図中の
四角枠内の数字は炉内での滞在サイクル数を示し、１は
新燃料、２は２サイクル滞在燃料、３は３サイクル滞在
燃料、４は４サイクル滞在燃料、５は５サイクル滞在燃
料であることを示している。

【００２６】また、斜線の位置にはプルトニウムを新燃
料の時から含む第一の燃料集合体９であるＭＯＸ燃料
が、それ以外には、すべて第二の燃料集合体10であるウ
ラン燃料が配置されていることを示す。なお、太枠内は
コントロールセル11で、これを構成する燃料集合体は３
サイクル目燃料であることを示している。

【００２７】燃料集合体の全体数は 764体であり、この
うち第一の燃料集合体９（ＭＯＸ燃料）は 380体、第二
の燃料集合体10（ウラン燃料）は 384体であり、両燃料
集合体９，10は、ほぼ同数が装荷されて構成している。
これら燃料集合体９，10の取替体数については、第一の
燃料集合体９が76体、第二の燃料集合体10が96体とし、
この取替割合は、それぞれ20％，25％となっている。こ
の結果、第一の燃料集合体９は炉内に５サイクル滞在
し、第二の燃料集合体10は炉内に４サイクル滞在する。

【００２８】図２の特性図に第一の燃料集合体９（ＭＯ
Ｘ燃料）と、第二の燃料集合体10（ウラン燃料）との出
力運転時における無限増倍率の燃焼変化を示す。この第
一の燃料集合体９の曲線12と、第二の燃料集合体10の曲
線13で示すように、いずれもサイクル末期における炉心
平均燃焼度においてはほぼ同じ値である。しかしなが
ら、第一の燃料集合体９は第二の燃料集合体10に比べて
炉内滞在期間が長いため、炉心８に装荷された状態では
取出燃焼度は、第一の燃料集合体９の方が大きくなる。

【００２９】図３の特性図は第一の燃料集合体（ＭＯＸ
燃料）と、第二の燃料集合体（ウラン燃料）における遅
発中性子割合の燃焼変化を示したもので、第一の燃料集
合体９では曲線14のように取出燃焼度が増加し、第二の
燃料集合体10では曲線15のように減少となることが示さ
れている。

【００３０】この結果、図４の特性図に示すように動的
ボイド係数は、第一の燃料集合体９については曲線16の
ように燃焼変化は小さくなり、第二の燃料集合体10は曲
線17で示すように燃焼度の増加にしたがって、ボイド係
数の絶対値が増加することとなる。炉心平均のボイド係
数については、これらの二つの効果が加算されたもので
あり、第一の燃料集合体９と第二の燃料集合体10が、同
じ取出燃焼度の場合より絶対値が小さくできることは明
らかである。

【００３１】本発明では、さらに図１に示すように第一
の燃料集合体９を、出力が低く燃焼度を大きくできにく
い炉心８の最外周には配置せず、炉心８の中心寄りに配
置して、これによっても第一の燃料集合体９の燃焼度を
第二の燃料集合体10の燃焼度より大きくすることに寄与
している。

【００３２】次に上記構成による作用について説明す
る。第１の燃料集合体９（ＭＯＸ燃料）の取出燃焼度を
第二の燃料集合体10（ウラン燃料）より大きくしたこと
を、無限体系燃料格子についてウラン燃料と、ＭＯＸ燃
料の動的ボイド係数（動的ボイド係数＝静的ボイド係数
／遅発中性子割合、静的ボイド係数＝ボイド率変化によ
る反応度変化量／ボイド率変化量）の燃焼度変化の特徴
を検討した。

【００３３】この結果は、ウラン燃料の方がＭＯＸ燃料
よりも減少率（燃焼度増加により、より負側に変化する
率）が大きくなり、さらに、このような特性となること
は次の理由であった。

【００３４】すなわち、燃料の平均の遅発中性子割合の
値は、遅発中性子割合の大きいウランＵ235 と、値の小
さいプルトニウムＰｕ239 の核分裂割合の加重平均で決
まっており、ウラン燃料では燃焼に伴ない、プルトニウ
ムＰｕ235 が増加して燃料全体として減少するのに対
し、ＭＯＸ燃料ではもともとプルトニウムＰｕ239 の量
が多い上に、燃焼に伴なってプルトニウムＰｕ239 の量
が減少するために、燃焼に伴ない遅発中性子割合は増加
することになる。

【００３５】このことは、例えば第一の燃料集合体９と
第二の燃料集合体10とが同時に装荷された炉心８におい
て、平均の取出燃焼度を一定に保つ場合に、第一の燃料
集合体９の取出燃焼度をなるべく大きくして、第二の燃
料集合体10については逆に燃焼度を小さくすることによ
り、炉心平均の遅発中性子割合を大きく（負の値で絶対
値を小さく）できることを示している。

【００３６】また同時に、ＭＯＸ燃料の動的ボイド係数
を、ウラン燃料よりも大きくすることができる（勿論炉
心平均の取出燃焼度を増加する場合は、ＭＯＸ燃料の取
出燃焼度を優先して増加することが有利である）。

【００３７】これにより、ＭＯＸ燃料の第一の燃料集合
体９とウラン燃料の第二の燃料集合体10を混在させた、
炉心８の過渡的出力変動を小さくすることができ、また
従来のように第一の燃料集合体９の減速材の比率（Ｈ／
ＨＭ）を下げる必要がなくなり燃料サイクルコストが向
上する。また、これ以外に図示しない制御棒と４体の第
一燃料集合体９で構成する、いわゆるコントロールセル
11も採用しており、さらに、ＭＯＸ燃料の熱的余裕を改
善することができる。

【００３８】第２実施例は、図５の燃料配置構成図に示
すように原子炉の炉心18は、ＭＯＸ燃料である第一の燃
料集合体９は 380体、ウラン燃料である第二の燃料集合
体10は 384体の合計 764体が装荷されていて、取替燃料
体数はそれぞれ84体と88体で、この燃料取替割合は互い
に約22％とほぼ等しく、炉内滞在期間もほぼ等しく構成
されている。

【００３９】図６の特性図は第一の燃料集合体９と、第
二の燃料集合体10による無限増倍率の燃焼変化を示して
おり、サイクル末期の炉心平均の無限増倍率は、曲線19
で示す第一の燃料集合体９のほうが、曲線20で示す第二
の燃料集合体10より大きくなるように構成されている。

【００４０】また、燃料の配置については図５に示すよ
うに、第一の燃料集合体９と第二の燃料集合体10とで
は、炉心径方向配置にほぼ差がないことから、燃料の出
力は無限増倍率が大きいほど大きく、その結果、取出燃
焼度はサイクル末期の無限増倍率が大きいほど大きくな
る。したがって、第一の燃料集合体９（ＭＯＸ燃料）の
方が、第二の燃料集合体10（ウラン燃料）より取出燃焼
度が大きくなる。

【００４１】図７の特性図は、静的ボイド係数をＭＯＸ
燃料とウラン燃料について比較した結果であり、それぞ
れＭＯＸ燃料の曲線21とウラン燃料の曲線22で示すよう
に、炉心平均の取出燃焼度よりＭＯＸ燃料の取出燃焼度
を大きくしたことにより、ウラン燃料とＭＯＸ燃料の取
出燃焼度を等しくした場合の炉心18における平均の静的
ボイド係数よりも絶対値が減少していることが示されて
いる。

【００４２】次に上記構成による作用を説明する。サイ
クル末期の無限増倍率をウラン燃料よりＭＯＸ燃料燃料
のほうを大きくするためにＭＯＸ燃料のプルトニウム富
化度を増加させることは、ＭＯＸ燃料の取出燃焼度を大
きくし、上記第１実施例と同様の効果が期待されるが、
さらにこれ以外に好ましい特性が得られる。

【００４３】これはウラン燃料では濃縮度増加によりス
ペクトルが硬化して減速材反応度係数（例えば静的ボイ
ド係数）がより負側となるのに対して、ＭＯＸ燃料では
富化度の増加は、ボイド係数を正にする効果の強いプル
トニウムＰｕ240 を増加させることとなる。

【００４４】したがって、スペクトルの硬化による効果
を上回って減速材反応度係数を正側に変化させるためで
ある。すなわち、第二の燃料集合体10（ウラン燃料）と
第一の燃料集合体９（ＭＯＸ燃料）が混在した炉心18
で、第一の燃料集合体９のプルトニウム富化度を増加さ
せて、プルトニウムＰｕ240 の濃度を増加させる（一
方、第二の燃料集合体10について反応度を低くする）こ
とによって、炉心18の平均の値で減速材反応度係数を大
きく（絶対値を小さく）できることになる。

【００４５】なお、この効果は上記第１実施例には含ま
れておらず、取出燃焼度が例えばウラン燃料とＭＯＸ燃
料とで同一であった場合にも、静的ボイド係数の絶対値
を低下させる効果があるのは明らかである。

【００４６】また、第２実施例では、ＭＯＸ燃料の第一
の燃料集合体９をウラン燃料の第二の燃料集合体10と区
別して炉心18に配置しなくても、無限増倍率に差をつけ
ることによって第一の燃料集合体９の取出燃焼度を大き
くすることができる。これによって、上記第１実施例と
同様に炉心平均の反応度係数の絶対値を小さくすること
が可能となる。

【００４７】さらに、この第２実施例では無限増倍率に
差をつけた例を示したが、上記第１実施例の図１に示し
たように、第一の燃料集合体９が良く燃焼するように炉
心18の周辺配置を行わず、中心寄りの位置に配置する方
法や、炉心滞在期間を長くする方法と組み合わせること
も可能であり、その場合は、さらに反応度係数を改善す
ることができる。

【００４８】第３の実施例は、可燃性毒物の濃度を調整
して第２滞在サイクル以降にも可燃性毒物が残留するよ
うにすること、および、これに伴ないＭＯＸ燃料のプル
トニウム富化度を増加する方法の燃料を構成することも
容易であり、この燃料を第一の燃料集合体としてウラン
燃料とＭＯＸ燃料混合装荷炉心に装荷することにより、
炉心平均の減速材ボイド係数を小さくした構成としてい
る。

【００４９】図８の特性図は、可燃性毒物であるガドリ
ニア（Ｇｄ）の濃度と静的ボイド係数の関係を計算によ
り評価した結果を示すもので、第一の燃料集合体９（Ｍ
ＯＸ燃料）では曲線23で示すように、第二の燃料集合体
10（ウラン燃料）の曲線24と異なり、毒物濃度の増加に
対して絶対値が減少することが示されている。この図８
においては、可燃性毒物であるガドリニア（Ｇｄ）の濃
度倍率は、無限倍増率がピークとなる燃焼度をウラン燃
料とＭＯＸ燃料を同じとした場合の濃度を基準（1.0 ）
として、それに対する濃度の倍率を変化させている。

【００５０】このように炉心における燃料集合体のＭＯ
Ｘ燃料の可燃性毒物が、第２滞在サイクル以降も残留す
る濃度とすることにより、可燃性毒物の存在が核分裂性
物質の吸収効果を妨げるために、減速材反応度係数を正
側にする効果がある。この効果はウラン燃料とＭＯＸ燃
料の両方にあるが、よりスペクトルの硬いＭＯＸ燃料で
この効果が大きい。したがって、ＭＯＸ燃料では可燃性
毒物の濃度がが高いほど静的ボイド反応度係数の絶対値
が（ウラン燃料に比較して）小さくなる。

【００５１】このことは、ＭＯＸ燃料については炉心に
おける第２滞在サイクル以降も毒物反応度が残るよう
な、一般には過剰に濃い濃度の可燃性毒物を燃料に用い
ることにより、減速材反応度係数をより正側にできるこ
とを示している。

【００５２】なお、可燃性毒物（例えばガドリニア）の
濃度の設定の方法については、ＭＯＸ燃料の可燃性毒物
の燃焼速度がスペクトル硬化の影響から、ウランに比べ
て約２倍強遅くなる特徴があること、その結果、ＭＯＸ
燃料においては、ガドリニアが燃え尽きる濃度はウラン
燃料の約 1／2 弱となり、ＭＯＸ燃料のガドリニアを第
１滞在サイクル以後も燃え残すには、ガドリニア濃度を
ウラン燃料の 1／2 目安にそれ以上の濃度とすればよい
ことになる。

【００５３】例えばウラン燃料の平均ガドリニア濃度が
6.0ｗ／ｏであった場合に、ＭＯＸ燃料のガドリニア濃
度を 3.0ｗ／ｏ以上とすればよいことになり、例えば
4.0ｗ／ｏとすることができる。この濃度は、ウラン燃
料とＭＯＸ燃料の燃料構造が同一の場合であるが、例え
ばＭＯＸ燃料の水対燃料体積比がウラン燃料よりも大き
い場合は、ガドリニアの燃焼速度が速くなるので濃度を
それに応じて濃くする必要がある。

【００５４】いずれにしてもＭＯＸ燃料の可燃性毒物が
第１サイクル以降も燃え残っているかどうかは、無限増
倍率の最大値（ピーク値）が第１サイクル燃焼度以降に
きていることで判断することができる。また、過剰な濃
度の可燃性毒物を用いることによる炉心平均の無限増倍
率の低下に対しては、その反応度低下を補うためにウラ
ン燃料またはＭＯＸ燃料燃料のいずれか、あるいは両方
の濃縮度（あるいはプルトニウム富化度）を、それに応
じて増加することが考えられる。

【００５５】上記第２実施例で示したように、減速材反
応度係数低減の観点からは、ＭＯＸ燃料の富化度をなる
べく大きくすることが有利であり、ＭＯＸ燃料の富化度
を増加して炉心全体の反応度減少を補うのが最も有利で
あるのは明らかである。さらに、このように可燃性毒物
を過剰とした燃料を、上記第１実施例および第２実施例
における第一の燃料集合体９として用いることが可能で
あり、その場合はさらに反応度係数を改善することがで
きる。

【００５６】

【発明の効果】以上本発明によれば、炉心の平均取出燃
焼度を下げることなく、炉心のボイド係数をはじめとす
る反応度係数の絶対値を効果的に低減することが可能と
なり、ＭＯＸ燃料の燃料サイクルコストを低減する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の炉心の燃料配置構成
図。

【図２】本発明に係る第１実施例の燃料の無限増倍率の
燃焼度変化特性図。

【図３】本発明に係る第１実施例の燃料の遅発中性子割
合の燃焼変化特性図。

【図４】本発明に係る第１実施例の燃料の動的ボイド係
数の燃焼変化特性図。

【図５】本発明に係る第２実施例の炉心の燃料配置構成
図。

【図６】本発明に係る第２実施例の燃料の無限増倍率の
燃焼変化特性図。

【図７】本発明に係る第２実施例の燃料の静的ボイド係
数の燃焼変化特性図。

【図８】本発明に係る第３実施例の動的ボイド係数変化
とガドリニア濃度の特性図。

【図９】燃料集合体の一部切断縦断面図。

【符号の説明】

１…燃料集合体、２…燃料棒、３…ウォータロッド、４
…上部タイプレート、５…スペーサ、６…下部タイプレ
ート、７…チャンネルボックス、８，18…炉心、９…第
一の燃料集合体、10…第二の燃料集合体、11…コントロ
ールセル、12〜17，19〜24…曲線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 5/00 G21C 5/12 G21C 3/328

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼初期に核分裂性物質としてプルトニ
ウムとウランを含む第一の燃料集合体とウランのみを含
む第二の燃料集合体が同時に装荷された炉心において、
前記第一の燃料集合体の平均取出燃焼度を第二の燃料集
合体の平均取出燃焼度より大きくし、かつ前記第一の燃
料集合体を炉心の最外周以外に配置したことを特徴とす
る原子炉の炉心。
【請求項２】燃焼初期に核分裂性物質としてプルトニ
ウムとウランを含む第一の燃料集合体とウランのみを含
む第二の燃料集合体とが同時に装荷された炉心におい
て、前記第一の燃料集合体の取替体数と炉内にある第一
の燃料集合体の全体数に対する割合が、前記第二の燃料
集合体の取替体数と炉内にある第二の燃料集合体の全体
数に対する割合より小さくしたことを特徴とする請求項
１記載の原子炉の炉心。
【請求項３】燃焼初期に核分裂性物質としてプルトニ
ウムとウランを含む第一の燃料集合体とウランのみを含
む第二の燃料集合体が同時に装荷された炉心の運転サイ
クル期間終了時の炉心平均燃焼度において、前記第一の
燃料集合体の無限増倍率を第二の燃料集合体の無限増倍
率より大きくしたことを特徴とする請求項１記載の原子
炉の炉心。