JP7365297B2 - Fuel assemblies and boiling water reactors - Google Patents

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Description

本発明は、燃料集合体及び沸騰水型原子炉に関する。 The present invention relates to a fuel assembly and a boiling water nuclear reactor.

沸騰水型原子炉には、その炉心に装荷される燃料集合体の燃料棒を三角格子状に配置し、四角筒状のチャンネルボックスを有する沸騰水型原子炉（低減速スペクトル沸騰水型原子炉）が存在する。 In a boiling water reactor, the fuel rods of the fuel assemblies loaded in the reactor core are arranged in a triangular lattice pattern, and the boiling water reactor (low deceleration spectrum boiling water reactor) has a rectangular cylindrical channel box. ) exists.

本技術分野の背景技術として、特開２０１８－６６６９０号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、運転中に中性子スペクトルを硬化させる低減速スペクトル沸騰水型原子炉が記載され、ボイド反応度係数を改善し、原子炉の安全性が向上する燃料集合体が記載されている。 As background technology in this technical field, there is Japanese Patent Application Publication No. 2018-66690 (Patent Document 1). Patent Document 1 describes a low moderation spectrum boiling water reactor that hardens the neutron spectrum during operation, and describes a fuel assembly that improves the void reactivity coefficient and improves the safety of the reactor. .

特開２０１８－６６６９０号公報JP2018-66690A

特許文献１には、低減速スペクトル沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体が記載されている。 Patent Document 1 describes a fuel assembly loaded into the core of a low-moderation spectrum boiling water nuclear reactor.

一般的に、低減速スペクトル沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体は、四角筒状のチャンネルボックスに、燃料棒を三角格子状に配置するため、最外層に配置される燃料棒とチャンネルボックスとの間に、必然的に、間隙が形成される。 Generally, the fuel assembly loaded into the core of a low-moderation spectrum boiling water reactor is a rectangular cylindrical channel box with fuel rods arranged in a triangular lattice, so the fuel rods are placed in the outermost layer. A gap is inevitably formed between the channel box and the channel box.

一方、この間隙が形成されることにより、燃料棒を冷却する冷却水は、この間隙に偏在（集中）して流通する可能性がある。これにより、燃料集合体の最外周に流通する冷却水が増加し、これよりも内側に流通する冷却水が減少し、燃料集合体の内側に配置される燃料棒の除熱性能が低下する可能性がある。 On the other hand, due to the formation of this gap, there is a possibility that the cooling water that cools the fuel rods is unevenly distributed (concentrated) and flows in this gap. As a result, the amount of cooling water that flows to the outermost periphery of the fuel assembly increases, and the amount of cooling water that flows to the inside of the fuel assembly decreases, which may reduce the heat removal performance of the fuel rods placed inside the fuel assembly. There is sex.

つまり、低減速スペクトル沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体では、最外層に配置される燃料棒とチャンネルボックスとの間に形成される間隙に、冷却水が偏在して流通する可能性があるため、この間隙に偏在して流通する冷却水の流れを抑制する必要がある。 In other words, in a fuel assembly loaded into the core of a low-moderation spectrum boiling water reactor, cooling water is unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods placed in the outermost layer and the channel box. Therefore, it is necessary to suppress the flow of cooling water that is unevenly distributed in this gap.

更に、最外層に配置される燃料棒とチャンネルボックスとの間に形成される間隙には、多くの冷却水が流通するため、最外層付近（最外層及び最外層から１層内側）に配置される燃料棒は熱出力が高くなる。 Furthermore, since a large amount of cooling water flows through the gap formed between the fuel rods placed in the outermost layer and the channel box, the fuel rods placed near the outermost layer (the outermost layer and one layer inside from the outermost layer) are Fuel rods with higher heat output have higher heat output.

最外層に配置される燃料棒は、冷却水が十分に供給されるため、十分に除熱される。しかし、最外層から１層内側に配置される燃料棒は、冷却水が十分に供給されない可能性があるため、十分に除熱されない可能性がある。 Since the fuel rods arranged in the outermost layer are sufficiently supplied with cooling water, heat can be sufficiently removed. However, since there is a possibility that a sufficient amount of cooling water is not supplied to the fuel rods arranged one layer inside from the outermost layer, there is a possibility that the heat is not removed sufficiently.

特許文献１には、低減速スペクトル沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体において、最外層に配置される燃料棒とチャンネルボックスとの間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水の流れを抑制すること、及び、最外層付近に配置される燃料棒の発熱分布を考慮し、最外層から１層内側に配置される燃料棒の除熱性能を向上させることは、記載されていない。 Patent Document 1 discloses that in a fuel assembly loaded in the core of a low-moderation spectrum boiling water reactor, fuel rods are unevenly distributed and distributed in gaps formed between the fuel rods arranged in the outermost layer and the channel box. It is stated that suppressing the flow of cooling water and taking into account the heat generation distribution of fuel rods placed near the outermost layer, improve the heat removal performance of fuel rods placed one layer inside from the outermost layer. It has not been.

そこで、本発明は、最外層に配置される燃料棒とチャンネルボックスとの間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水の流れを抑制し、最外層付近に配置される燃料棒の発熱分布を考慮し、最外層から１層内側に配置される燃料棒の除熱性能を向上させる燃料集合体及び沸騰水型原子炉を提供する。 Therefore, the present invention suppresses the flow of cooling water unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods arranged in the outermost layer and the channel box, and reduces the heat generated by the fuel rods arranged near the outermost layer. Provided are a fuel assembly and a boiling water nuclear reactor that improve the heat removal performance of fuel rods arranged one layer inside from the outermost layer by taking distribution into consideration.

上記した課題を解決するため、本発明の燃料集合体は、三角格子状に配置される複数の燃料棒と、燃料棒を配置する四角筒状のチャンネルボックスと、を有し、燃料棒は、中央領域に配置される第１燃料棒と、その周囲に配置される第２燃料棒と、更に、その周囲に配置される第１燃料棒とを、有し、第１燃料棒は、燃料棒の有効長方向において、１つの燃料濃縮度の燃料を有し、第２燃料棒は、燃料棒の有効長方向において、２つの燃料濃縮度の燃料を有し、第２燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度は、第１燃料棒の燃料の燃料濃縮度よりも、低いことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the fuel assembly of the present invention includes a plurality of fuel rods arranged in a triangular lattice shape and a square cylindrical channel box in which the fuel rods are arranged. It has a first fuel rod arranged in a central region, a second fuel rod arranged around the central region, and a first fuel rod arranged around the first fuel rod, and the first fuel rod is a fuel rod. The second fuel rod has one fuel enrichment of fuel in the effective length of the fuel rod, and the second fuel rod has two fuel enrichments of fuel in the effective length of the fuel rod. The fuel enrichment of the first fuel rod is characterized by being lower than the fuel enrichment of the fuel of the first fuel rod.

また、本発明の沸騰水型原子炉は、炉心に装荷される上記した燃料集合体を有することを特徴とする。 Further, the boiling water reactor of the present invention is characterized by having the above-described fuel assembly loaded into the reactor core.

本発明によれば、最外層に配置される燃料棒とチャンネルボックスとの間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水の流れを抑制し、最外層付近に配置される燃料棒の発熱分布を考慮し、最外層から１層内側に配置される燃料棒の除熱性能を向上させる燃料集合体及び沸騰水型原子炉を提供することができる。 According to the present invention, the flow of cooling water unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods arranged in the outermost layer and the channel box is suppressed, and the heat generated by the fuel rods arranged near the outermost layer is suppressed. Considering the distribution, it is possible to provide a fuel assembly and a boiling water reactor that improve the heat removal performance of fuel rods arranged one layer inside from the outermost layer.

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により、明らかにされる。 Note that problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the description of the examples below.

実施例１に記載する低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００を説明する説明図である。1 is an explanatory diagram illustrating a low deceleration spectrum boiling water reactor 100 described in Example 1. FIG. 実施例１に記載する燃料集合体２００の水平断面を説明する説明図である。2 is an explanatory diagram illustrating a horizontal cross section of a fuel assembly 200 described in Example 1. FIG. 実施例１に記載する燃料集合体２００に配置される２種類の燃料棒２０１の鉛直断面を説明する説明図である。2 is an explanatory diagram illustrating vertical cross sections of two types of fuel rods 201 arranged in a fuel assembly 200 described in Example 1. FIG. 実施例１に記載する燃料集合体２００の鉛直断面を説明する説明図である。2 is an explanatory diagram illustrating a vertical cross section of a fuel assembly 200 described in Example 1. FIG. 実施例２に記載する燃料集合体５００の水平断面を説明する説明図である。5 is an explanatory diagram illustrating a horizontal cross section of a fuel assembly 500 described in Example 2. FIG. 実施例３に記載する燃料集合体２００に配置される２種類の燃料棒６０１の鉛直断面を説明する説明図である3 is an explanatory diagram illustrating vertical cross sections of two types of fuel rods 601 arranged in a fuel assembly 200 described in Example 3. FIG. 実施例４に記載する燃料集合体７００の水平断面を説明する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating a horizontal cross section of a fuel assembly 700 described in Example 4. FIG. 実施例４に記載する燃料集合体７００に配置される３種類の燃料棒７０１の鉛直断面を説明する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating vertical cross sections of three types of fuel rods 701 arranged in a fuel assembly 700 described in Example 4. FIG.

以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that substantially the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and if the description is redundant, the description may be omitted.

本実施例において、沸騰水型原子炉には、冷却材として冷却水を使用し、再循環ポンプで冷却水を、原子炉圧力容器外へ流出させ、再び、原子炉圧力容器内へ流入させることにより、冷却水を循環させる沸騰水型原子炉(Boiling Water Reactor:ＢＷＲ)、インターナルポンプを有し、冷却水を原子炉圧力容器の内部で循環させる改良型沸騰水型原子炉(Advanced Boiling Water Reactor:ＡＢＷＲ)、ＡＢＷＲにおけるインターナルポンプを使用しない、高経済性単純化沸騰水型原子炉(Economic Simplified Boiling Water Reactor:ＥＳＢＷＲ)などを含む。 In this example, cooling water is used as a coolant in a boiling water reactor, and a recirculation pump causes the cooling water to flow out of the reactor pressure vessel and flow into the reactor pressure vessel again. Boiling Water Reactor (BWR), which circulates cooling water, and Advanced Boiling Water Reactor (BWR), which has an internal pump and circulates cooling water inside the reactor pressure vessel. Reactor: ABWR), high economical simplified boiling water reactor (ESBWR) that does not use an internal pump in ABWR, etc.

まず、実施例１に記載する低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００を説明する。 First, the low deceleration spectrum boiling water reactor 100 described in Example 1 will be described.

図１は、実施例１に記載する低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００を説明する説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a low deceleration spectrum boiling water reactor 100 described in Example 1.

実施例１では、低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００を使用して説明する。特に、有効長が長尺燃料の半分である燃料棒が配置される燃料集合体を炉心に装荷するＡＢＷＲを使用して説明する。 Example 1 will be described using a low deceleration spectrum boiling water reactor 100. In particular, an explanation will be given using ABWR in which a fuel assembly in which fuel rods whose effective length is half that of the long fuel is loaded into the reactor core.

なお、実施例１に記載する低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００は、炉心に装荷される燃料集合体の燃料棒を三角格子状（水平断面が正三角形の格子状）に稠密に配置し、運転中に、四角筒状（水平断面が正方形状の筒状）のチャンネルボックスでボイドを発生させることにより、中性子スペクトルを硬化させ、核分裂プルトニウム転換比を向上させる沸騰水型原子炉である。 In addition, in the low deceleration spectrum boiling water reactor 100 described in Example 1, the fuel rods of the fuel assembly loaded in the reactor core are densely arranged in a triangular lattice shape (a lattice shape with an equilateral triangle in horizontal cross section). It is a boiling water reactor that hardens the neutron spectrum and improves the fission plutonium conversion ratio by generating voids in a rectangular cylindrical channel box (cylindrical shape with a square horizontal cross section) during operation.

つまり、低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００は、四角筒状のチャンネルボックスに、三角格子状に燃料棒を配置し、水対燃料体積比を低減し、核分裂性プルトニウム転換比を向上させるものである。 In other words, the low-moderation spectrum boiling water reactor 100 has fuel rods arranged in a triangular lattice in a rectangular cylindrical channel box to reduce the water-to-fuel volume ratio and improve the fissile plutonium conversion ratio. be.

低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００は、以下の構成を有する。
・円筒状の原子炉圧力容器１０１、
・原子炉圧力容器１０１の内部に配置される円筒状の炉心シュラウド１０２、
・炉心シュラウド１０２の内部に配置され、複数の燃料集合体を正方格子状に装荷する炉心１０３、
・原子炉圧力容器１０１の内部に配置され、炉心１０３を覆うシュラウドヘッド１０４、
・シュラウドヘッド１０４の上部に配置され、上方へと延伸する気水分離器１０５、
・気水分離器１０５の上方に配置される蒸気乾燥器１０６、
・炉心シュラウド１０２の内部に配置され、シュラウドヘッド１０４の下方で、炉心シュラウド１０２に取り付けられ、炉心１０３の上端部に位置する上部格子板１０７、
・炉心シュラウド１０２の内部に配置され、シュラウドヘッド１０４の下方で、炉心シュラウド１０２に取り付けられ、炉心１０３の下端部に位置する炉心支持板１０８、
・炉心支持板１０８に配置される複数の燃料支持金具１０９、
・原子炉圧力容器１０１の内部に配置され、燃料集合体の核反応を制御するため、炉心１０３に水平断面が十字状の制御棒(十字型制御棒)を挿入可能とする複数の制御棒案内管１１０、
・原子炉圧力容器１０１の底部よりも下方に配置される制御棒駆動機構ハウジング（図示せず）の内部に配置され、制御棒と連結する制御棒駆動機構１１１、
・原子炉圧力容器１０１の底部で、その下方から原子炉圧力容器１０１の内部へ貫通するように配置される複数のインターナルポンプ１１３。 The low moderation spectrum boiling water reactor 100 has the following configuration.
- Cylindrical reactor pressure vessel 101,
- A cylindrical core shroud 102 arranged inside the reactor pressure vessel 101,
- A core 103 that is arranged inside the core shroud 102 and loads a plurality of fuel assemblies in a square lattice shape;
- A shroud head 104 arranged inside the reactor pressure vessel 101 and covering the reactor core 103,
- A steam separator 105 arranged above the shroud head 104 and extending upward;
- Steam dryer 106 located above the steam separator 105,
- an upper grid plate 107 disposed inside the core shroud 102, attached to the core shroud 102 below the shroud head 104, and located at the upper end of the core 103;
- Core support plate 108 disposed inside the core shroud 102, attached to the core shroud 102 below the shroud head 104, and located at the lower end of the core 103;
- A plurality of fuel support fittings 109 arranged on the core support plate 108,
- A plurality of control rod guides that are arranged inside the reactor pressure vessel 101 and allow control rods with a cross-shaped horizontal cross section (cruciform control rods) to be inserted into the reactor core 103 in order to control the nuclear reaction of the fuel assembly. tube 110,
- A control rod drive mechanism 111 that is disposed inside a control rod drive mechanism housing (not shown) that is disposed below the bottom of the reactor pressure vessel 101 and is connected to the control rods;
- A plurality of internal pumps 113 are arranged at the bottom of the reactor pressure vessel 101 so as to penetrate into the inside of the reactor pressure vessel 101 from below.

複数のインターナルポンプ１１３は、複数の制御棒案内管１１０の最外周よりも外側で、環状に相互に所定の間隔を形成して、配置される。これにより、インターナルポンプ１１３は、制御棒案内管１１０と干渉することはない。 The plurality of internal pumps 113 are arranged annularly at a predetermined distance from each other outside the outermost periphery of the plurality of control rod guide tubes 110 . Thereby, the internal pump 113 does not interfere with the control rod guide tube 110.

インターナルポンプ１１３のインペラ１１７は、円筒状の炉心シュラウド１０２の外面と円筒状の原子炉圧力容器１０１の内面との間に形成される環状のダウンカマ１１４に向けられ、配置される。 The impeller 117 of the internal pump 113 is directed toward and arranged in an annular downcomer 114 formed between the outer surface of the cylindrical core shroud 102 and the inner surface of the cylindrical reactor pressure vessel 101 .

原子炉圧力容器１０１の内部の冷却水１１８は、インターナルポンプ１１３のインペラ１１７により、原子炉圧力容器１０１の底部側から、炉心１０３の内部に流入する。 Cooling water 118 inside the reactor pressure vessel 101 flows into the inside of the reactor core 103 from the bottom side of the reactor pressure vessel 101 by the impeller 117 of the internal pump 113 .

炉心１０３の内部に流入する冷却水１１８は、燃料集合体の核反応により加熱され、気液二相流となり、気水分離器１０５に流入する。気水分離器１０５に流入する気液二相流は、湿分を含む蒸気（気相）と水（液相）とに分離される。 Cooling water 118 flowing into the core 103 is heated by the nuclear reaction of the fuel assembly, becomes a gas-liquid two-phase flow, and flows into the steam-water separator 105. The gas-liquid two-phase flow flowing into the steam-water separator 105 is separated into steam containing moisture (gas phase) and water (liquid phase).

水（液相）は、再び、冷却水１１８としてダウンカマ１１４に降下する。 The water (liquid phase) descends to the downcomer 114 again as cooling water 118.

一方、蒸気（気相）は、蒸気乾燥器１０６に流入し、湿分が除去され、主蒸気配管１１５を介して、タービン（図示せず）に供給される。タービンに供給される蒸気は、復水器（図示せず）で水に戻され、この水は、給水配管１１６を介して、原子炉圧力容器１０１の内部に流入する。 On the other hand, the steam (gas phase) flows into a steam dryer 106, where moisture is removed, and is supplied to a turbine (not shown) via a main steam pipe 115. The steam supplied to the turbine is returned to water in a condenser (not shown), and this water flows into the reactor pressure vessel 101 via the water supply pipe 116.

原子炉圧力容器１０１の内部に流入する水は、冷却水１１８としてダウンカマ１１４に降下する。 Water flowing into the reactor pressure vessel 101 descends to the downcomer 114 as cooling water 118.

このように、インターナルポンプ１１３は、炉心１０３に装荷される燃料集合体の核反応により発生する熱を、効率良く冷却するため、冷却水１１８を、原子炉圧力容器１０１の底部側から、炉心１０３の内部に強制的に供給し、冷却水１１８を原子炉圧力容器１０１の内部で循環する。 In this way, the internal pump 113 supplies the cooling water 118 from the bottom side of the reactor pressure vessel 101 to the core in order to efficiently cool the heat generated by the nuclear reaction of the fuel assemblies loaded in the reactor core 103. Cooling water 118 is forcibly supplied to the inside of the reactor pressure vessel 101 and circulated inside the reactor pressure vessel 101 .

なお、冷却水１１８は、原子炉圧力容器１０１の底部側から、つまり、燃料集合体２００の下部から上部に向かって、炉心１０３の内部に、流入する。 Note that the cooling water 118 flows into the inside of the reactor core 103 from the bottom side of the reactor pressure vessel 101, that is, from the bottom to the top of the fuel assembly 200.

そして、低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００は、下記する燃料集合体を有する。 The low moderation spectrum boiling water reactor 100 has the following fuel assembly.

次に、実施例１に記載する燃料集合体２００の水平断面を説明する。 Next, a horizontal cross section of the fuel assembly 200 described in Example 1 will be explained.

図２は、実施例１に記載する燃料集合体２００の水平断面を説明する説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a horizontal cross section of the fuel assembly 200 described in Example 1.

炉心１０３に正方格子状に装荷される複数の燃料集合体２００は、三角格子状に配置される複数の燃料棒２０１と、燃料棒２０１を配置する四角筒状（水平断面が正方形状の筒状）のチャンネルボックス２０３と、を有する。 A plurality of fuel assemblies 200 loaded into the reactor core 103 in a square lattice shape include a plurality of fuel rods 201 arranged in a triangular lattice shape, and a square cylindrical shape (a cylindrical shape with a square horizontal cross section) in which the fuel rods 201 are arranged. ) channel box 203.

チャンネルボックス２０３とチャンネルボックス２０３との間、つまり、燃料集合体２００と燃料集合体２００との間には、冷却水１１８が流通する水ギャップ２２４が形成される。 A water gap 224 through which the cooling water 118 flows is formed between the channel boxes 203, that is, between the fuel assemblies 200.

また、チャンネルボックス２０３とチャンネルボックス２０３との間、つまり、燃料集合体２００と燃料集合体２００との間には、燃料集合体２００の核反応を制御するため、水平断面が十字状の制御棒２０４が配置される。 Further, between the channel boxes 203 and the channel boxes 203, that is, between the fuel assemblies 200 and the fuel assemblies 200, a control rod having a cross-shaped horizontal cross section is provided to control the nuclear reaction of the fuel assemblies 200. 204 is arranged.

チャンネルボックス２０３は、正方形状のそれぞれ１辺に相当する側壁部２１１、側壁部２１２、側壁部２１３、側壁部２１４を有する。 The channel box 203 has a side wall portion 211, a side wall portion 212, a side wall portion 213, and a side wall portion 214, each of which corresponds to one side of a square shape.

なお、燃料集合体２００は、四角筒状のチャンネルボックス２０３に、燃料棒２０１を三角格子状に配置するため、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に、必然的に、間隙が形成される。 In addition, in the fuel assembly 200, since the fuel rods 201 are arranged in a triangular lattice shape in the square cylindrical channel box 203, there is inevitably a gap between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203. , a gap is formed.

最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙とは、冷却水１１８が流通する流路であり、具体的には、以下のとおりである。
（１）チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分に形成される間隙２２０、
（２）チャンネルボックス２０３の側壁部２１２と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される、及び、チャンネルボックス２０３の側壁部２１４と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される間隙２２１、
（３）チャンネルボックス２０３の側壁部２１１と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される、及び、チャンネルボックス２０３の側壁部２１３と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される間隙２２２。 The gap formed between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203 is a flow path through which the cooling water 118 flows, and specifically, the gap is as follows.
(1) Gaps 220 formed at the four corners of the channel box 203,
(2) Formed by the side wall 212 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer, and formed by the side wall 214 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer gap 221,
(3) Formed by the side wall 211 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer, and formed by the side wall 213 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer Gap 222.

また、３本の燃料棒２０１で囲まれる間隙２２３（冷却水１１８が流通する流路）も形成される。 Furthermore, a gap 223 (a flow path through which the cooling water 118 flows) surrounded by the three fuel rods 201 is also formed.

なお、間隙２２０の断面積は、間隙２２３の断面積よりも、８倍以上大きい。また、冷却水１１８が流通する流路の代表直径を表現する熱的等価直径において、間隙２２０は、間隙２２３よりも、４倍以上大きい。 Note that the cross-sectional area of the gap 220 is eight times or more larger than the cross-sectional area of the gap 223. Furthermore, the gap 220 is four times or more larger than the gap 223 in terms of a thermally equivalent diameter representing the representative diameter of the flow path through which the cooling water 118 flows.

また、間隙２２０の断面積は、間隙２２１の断面積よりも、大きく、間隙２２１の断面積は、間隙２２２の断面積よりも、大きく、間隙２２２の断面積は、間隙２２３の断面積よりも、大きい。 Further, the cross-sectional area of the gap 220 is larger than the cross-sectional area of the gap 221, the cross-sectional area of the gap 221 is larger than the cross-sectional area of the gap 222, and the cross-sectional area of the gap 222 is larger than the cross-sectional area of the gap 223. ,big.

このように、この大きさが相違する４つの間隙が形成されることにより、燃料棒２０１を冷却する冷却水１１８は、特に、間隙２２０、間隙２２１、間隙２２２に偏在して流通する可能性がある。これにより、燃料集合体２００の最外周、つまり、チャンネルボックス２０３の最外周に流通する冷却水１１８が増加し、これよりも内側に流通する冷却水１１８が減少する。 In this way, by forming the four gaps of different sizes, there is a possibility that the cooling water 118 that cools the fuel rods 201 will be unevenly distributed particularly in the gaps 220, 221, and 222. be. As a result, the amount of cooling water 118 flowing to the outermost periphery of the fuel assembly 200, that is, the outermost periphery of the channel box 203 increases, and the amount of cooling water 118 flowing to the inner side thereof decreases.

更に、間隙２２０、間隙２２１、間隙２２２には、多くの冷却水１１８が流通するため、最外層付近（最外層及び最外層から１層内側）に配置される燃料棒２０１は熱出力が高くなる。 Furthermore, since a large amount of cooling water 118 flows through the gaps 220, 221, and 222, the fuel rods 201 placed near the outermost layer (the outermost layer and one layer inside from the outermost layer) have a high thermal output. .

このように、最外層に配置される燃料棒２０１は、冷却水１１８が十分に供給されるため、その除熱性能が維持される。しかし、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１は、冷却水１１８が十分に供給されない可能性があるため、その除熱性能が低下する可能性がある。 In this way, the fuel rods 201 disposed in the outermost layer are sufficiently supplied with the cooling water 118, so that their heat removal performance is maintained. However, since there is a possibility that the cooling water 118 is not sufficiently supplied to the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer, the heat removal performance thereof may be deteriorated.

なお、実施例１では、複数の燃料棒２０１の直径は、全て８．２ｍｍであり、チャンネルボックス２０３には、合計１８４本の燃料棒２０１が配置される。燃料棒２０１と燃料棒２０１との間隔（ピッチ）は、１．５ｍｍである。 In Example 1, the diameters of the plurality of fuel rods 201 are all 8.2 mm, and a total of 184 fuel rods 201 are arranged in the channel box 203. The interval (pitch) between the fuel rods 201 is 1.5 mm.

燃料棒２０１は、側壁部２１１や側壁部２１３に平行に、１５列（側壁部２１１から側壁部２１３に（図中、上から下に）向かって、第１列から第１５列まで）が、配置される。 The fuel rods 201 are arranged in 15 rows (from the 1st row to the 15th row from the side wall 211 to the side wall 213 (from top to bottom in the figure)) in parallel to the side wall 211 and the side wall 213. Placed.

そして、燃料棒２０１は、以下のとおり、配置される。
（１）第１列、第１５列は、１１本の燃料棒２０１（第１燃料棒配列２３１）、
（２）第２列、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列、第１４列は、１２本の燃料棒２０１（第２燃料棒配列２３２）、
（３）第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３列は、１３本の燃料棒２０１（第３燃料棒配列２３３）。 The fuel rods 201 are then arranged as follows.
(1) The 1st row and the 15th row are 11 fuel rods 201 (first fuel rod array 231),
(2) The second row, the fourth row, the sixth row, the eighth row, the tenth row, the twelfth row, and the fourteenth row have 12 fuel rods 201 (second fuel rod array 232),
(3) The 3rd, 5th, 7th, 9th, 11th, and 13th columns have 13 fuel rods 201 (third fuel rod array 233).

つまり、燃料棒２０１は、側壁部２１１や側壁部２１３に平行に、３つの燃料棒配列を有する。 In other words, the fuel rods 201 have three fuel rods arranged in parallel to the side wall portions 211 and 213.

このように、第１燃料棒配列２３１は、最外層に配置される。また、第２燃料棒配列２３２と第３燃料棒配列２３３とは、側壁部２１１や側壁部２１３に平行に、交互に配置される。 In this way, the first fuel rod array 231 is arranged in the outermost layer. Further, the second fuel rod array 232 and the third fuel rod array 233 are alternately arranged parallel to the side wall portion 211 and the side wall portion 213.

また、第１燃料棒配列２３１に含まれる燃料棒２０１は、第２燃料棒配列２３２に含まれる燃料棒２０１よりも、１本少なく、第２燃料棒配列２３２に含まれる燃料棒２０１は、第３燃料棒配列２３３に含まれる燃料棒２０１よりも、１本少ない。これは、第１燃料棒配列２３１の両端部が、チャンネルボックス２０３のコーナ部分に位置するためである。 Further, the number of fuel rods 201 included in the first fuel rod array 231 is one less than the number of fuel rods 201 included in the second fuel rod array 232, and the number of fuel rods 201 included in the second fuel rod array 232 is one less than the number of fuel rods 201 included in the second fuel rod array 232. There is one fewer fuel rod than the fuel rods 201 included in the three fuel rod array 233. This is because both ends of the first fuel rod array 231 are located at the corner portions of the channel box 203.

また、第２燃料棒配列２３２の一端部の燃料棒２０１Ａ１とチャンネルボックス２０３の側壁部２１２との間の間隔は、第３燃料棒配列２３３の一端部の燃料棒２０１Ｂ１とチャンネルボックス２０３の側壁部２１２との間の間隔よりも、大きい。 Furthermore, the distance between the fuel rods 201A1 at one end of the second fuel rod array 232 and the side wall 212 of the channel box 203 is the same as the distance between the fuel rod 201B1 at one end of the third fuel rod array 233 and the side wall of the channel box 203. 212.

同様に、第２燃料棒配列２３２の他端部の燃料棒２０１Ａ２とチャンネルボックス２０３の側壁部２１４との間の間隔は、第３燃料棒配列２３３の他端部の燃料棒２０１Ｂ２とチャンネルボックス２０３の側壁部２１４との間の間隔よりも、大きい。 Similarly, the distance between the fuel rods 201A2 at the other end of the second fuel rod array 232 and the side wall portion 214 of the channel box 203 is the same as the distance between the fuel rods 201B2 at the other end of the third fuel rod array 233 and the channel box 203. is larger than the distance between the side wall portion 214 and the side wall portion 214.

このように、燃料棒２０１を三角格子状に配置することにより、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分に間隙２２０が形成され、チャンネルボックス２０３の側壁部２１２と最外層に配置される燃料棒（２０１Ａ１や２０１Ｂ１）との間に、及び、チャンネルボックス２０３の側壁部２１４と最外層に配置される燃料棒（２０１Ａ２や２０１Ｂ２）との間に、間隙２２１が形成される。 As described above, by arranging the fuel rods 201 in a triangular lattice, gaps 220 are formed at the four corners of the channel box 203, and the fuel rods (201A1 A gap 221 is formed between the side wall portion 214 of the channel box 203 and the fuel rod (201A2 or 201B2) disposed in the outermost layer.

そして、実施例１に記載する燃料集合体２００は、燃料棒２０１が、燃料集合体２００の中央領域に配置される第１燃料棒２０１１（白丸）と、その周囲に配置される第２燃料棒２０１２（斜線丸）と、更に、その周囲（最外層）に配置される第１燃料棒２０１１（白丸）とを、有する。 The fuel assembly 200 described in Example 1 includes a first fuel rod 2011 (white circle) arranged in the central region of the fuel assembly 200, and a second fuel rod 2011 arranged around the first fuel rod 2011 (white circle). 2012 (hatched circle) and a first fuel rod 2011 (white circle) disposed around it (outermost layer).

つまり、燃料棒２０１は、中央領域及び最外層に配置される第１燃料棒２０１１と、中央領域と最外層との間の層に配置される第２燃料棒２０１２と、を有する。 That is, the fuel rod 201 includes a first fuel rod 2011 arranged in the central region and the outermost layer, and a second fuel rod 2012 arranged in the layer between the central region and the outermost layer.

つまり、燃料棒２０１は、中央領域及び最外層に配置される第１燃料棒２０１１と、最外層から１層内側に配置される第２燃料棒２０１２と、を有する。 That is, the fuel rod 201 includes a first fuel rod 2011 arranged in the central region and the outermost layer, and a second fuel rod 2012 arranged one layer inside from the outermost layer.

ここで、燃料集合体２００における、第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２の配置を具体的に説明する。第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２の配置は、以下のとおりである。
（１）第１燃料棒配列２３１（第１列、第１５列）に配置される燃料棒２０１は、１１本全て、第１燃料棒２０１１、
（２）第２燃料棒配列２３２に配置され、第２列、第１４列に配置される燃料棒２０１は、中央部の１０本が第２燃料棒２０１２、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒２０１１、
（３）第３燃料棒配列２３３に配置され、第３列、第１３列に配置される燃料棒２０１は、中央部の７本が第１燃料棒２０１１、その外側の左右２本づつ（合計４本）が第２燃料棒２０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒２０１１、
（４）その他の第２燃料棒配列２３２に配置され、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列に配置される燃料棒２０１は、中央部の８本が第１燃料棒２０１１、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第２燃料棒２０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒２０１１、
（５）その他の第３燃料棒配列２３３に配置され、第５列、第７列、第９列、第１１列に配置される燃料棒２０１は、中央部の９本が第１燃料棒２０１１、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第２燃料棒２０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒２０１１。 Here, the arrangement of the first fuel rods 2011 and the second fuel rods 2012 in the fuel assembly 200 will be specifically explained. The arrangement of the first fuel rod 2011 and the second fuel rod 2012 is as follows.
(1) All 11 fuel rods 201 arranged in the first fuel rod array 231 (first row, 15th row) are the first fuel rods 2011,
(2) The fuel rods 201 arranged in the second fuel rod array 232 and arranged in the 2nd and 14th rows are: 10 in the center are the 2nd fuel rods 2012, and 1 each on the left and right on the outside (total 2) is the first fuel rod 2011,
(3) The fuel rods 201 arranged in the third fuel rod array 233 and arranged in the third row and the thirteenth row are seven in the center as the first fuel rods 2011, and two on the left and right on the outside (total 4) are the second fuel rods 2012, and one each on the left and right (total 2) on the outside are the first fuel rods 2011,
(4) Of the other fuel rods 201 arranged in the second fuel rod array 232 and arranged in the fourth, sixth, eighth, tenth, and twelfth rows, the eight central ones are 1 fuel rod 2011, one each on the left and right on the outside (two in total) are second fuel rods 2012, and further, one on each left and right on the outside (two in total) are first fuel rods 2011,
(5) Of the other fuel rods 201 arranged in the third fuel rod array 233 and arranged in the 5th, 7th, 9th, and 11th rows, the nine central ones are the first fuel rods 2011 , one each on the left and right sides (two in total) on the outside are second fuel rods 2012, and further, one on each left and right (two in total) on the outside are first fuel rods 2011.

ここで、中央領域に配置される燃料棒２０１とは、第２燃料棒配列２３２のうち、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列の中央部及び第３燃料棒配列２３３の中央部に配置される燃料棒２０１である。 Here, the fuel rods 201 arranged in the central region refer to the central portions of the fourth, sixth, eighth, tenth, and twelfth rows of the second fuel rod array 232, and the third fuel rods. The fuel rod 201 is placed in the center of the rod array 233.

また、最外層に配置される燃料棒２０１とは、第１燃料棒配列２３１、第２燃料棒配列２３２の最外側（左右両側の最も外側）及び第３燃料棒配列２３３の最外側（左右両側の最も外側）に配置される燃料棒２０１である。 In addition, the fuel rods 201 arranged in the outermost layer refer to the outermost (outermost on both left and right sides) of the first fuel rod array 231 and second fuel rod array 232 and the outermost (outermost on both left and right sides) of the third fuel rod array 233 (outermost on both left and right sides). The fuel rod 201 is located at the outermost part of the fuel rod 201.

また、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１とは、以下の燃料棒２０１である。
・第２燃料棒配列２３２のうち、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列、及び、第３燃料棒配列２３３のうち、第５列、第７列、第９列、第１１列において、最外側から１層内側に配置される燃料棒２０１、
・第２燃料棒配列２３２のうち、第２列、第１４列の中央部に配置される燃料棒２０１、
・第３燃料棒配列２３３のうち、第３列、第１３列において、最外側から１層及び２層内側に配置される燃料棒２０１。 Further, the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer are the following fuel rods 201.
- Of the second fuel rod array 232, the fourth row, the sixth row, the eighth row, the tenth row, and the twelfth row, and of the third fuel rod array 233, the fifth row, the seventh row, and the In the 9th row and the 11th row, fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost side,
-Fuel rods 201 arranged in the center of the second row and the fourteenth row of the second fuel rod array 232,
- Fuel rods 201 arranged one layer and two layers inner from the outermost side in the third row and the thirteenth row of the third fuel rod array 233.

このように、燃料棒２０１は、合計１８４本の燃料棒２０１が配置される燃料集合体２００（以下、この燃料集合体２００を「１８４燃料集合体２００」と称する場合がある。）の中央領域に、第１燃料棒２０１１が配置され、その周囲に第２燃料棒２０１２が配置され、更に、その周囲に第１燃料棒２０１１が配置される。 In this way, the fuel rods 201 are located in the central region of the fuel assembly 200 (hereinafter, this fuel assembly 200 may be referred to as "184 fuel assembly 200") in which a total of 184 fuel rods 201 are arranged. A first fuel rod 2011 is arranged, a second fuel rod 2012 is arranged around it, and a first fuel rod 2011 is arranged around it.

つまり、燃料棒２０１は、中央領域及び最外層に、第１燃料棒２０１１が配置され、中央領域と最外層との間の層（最外層から１層内側）に、第２燃料棒２０１２が配置される。 That is, in the fuel rod 201, the first fuel rod 2011 is arranged in the center region and the outermost layer, and the second fuel rod 2012 is arranged in the layer between the center region and the outermost layer (one layer inside from the outermost layer). be done.

つまり、燃料棒２０１は、中央領域及び最外層に、第１燃料棒２０１１が配置され、最外層から１層内側に、第２燃料棒２０１２が配置される。 That is, in the fuel rod 201, the first fuel rod 2011 is arranged in the central region and the outermost layer, and the second fuel rod 2012 is arranged one layer inside from the outermost layer.

そして、第１燃料棒２０１１は、第１燃料棒配列２３１（第１列、第１５列）に１１本が配置され、第２燃料棒配列２３２（第２列、第１４列）の最外層の左右に１本づつ（合計２本）が配置され、第３燃料棒配列２３３（第３列、第１３列）の最外層の左右に１本づつ及び中央領域に７本（合計９本）が配置され、第２燃料棒配列２３２（第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列）の最外層の左右に１本づつ及び中央領域に８本（合計１０本）が配置され、第３燃料棒配列２３３（第５列、第７列、第９列、第１１列）の最外層の左右に１本づつ及び中央領域に９本（合計１１本）が配置される。 Eleven of the first fuel rods 2011 are arranged in the first fuel rod array 231 (first row, 15th row), and in the outermost layer of the second fuel rod array 232 (second row, 14th row). One each on the left and right (two in total), one each on the left and right of the outermost layer of the third fuel rod array 233 (third row, 13th row), and seven in the center area (nine in total). 1 each on the left and right sides of the outermost layer of the second fuel rod array 232 (4th row, 6th row, 8th row, 10th row, 12th row) and 8 rods in the center area (10 rods in total). are arranged, one each on the left and right of the outermost layer of the third fuel rod array 233 (5th row, 7th row, 9th row, 11th row) and 9 rods (total 11 rods) are arranged in the central area. Ru.

また、第２燃料棒２０１２は、第２燃料棒配列２３２（第２列、第１４列）の中央部に１０本が配置され、第３燃料棒配列２３３（第３列、第１３列）の最外層から１層及び２層内側の左右に２本づつ（合計４本）が配置され、第２燃料棒配列２３２（第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２）の最外層から１層内側の左右に１本づつ（合計２本）が配置され、第３燃料棒配列２３３（第５列、第７列、第９列、第１１列）の最外層から１層内側の左右に１本づつ（合計２本）が配置される。 In addition, ten second fuel rods 2012 are arranged in the center of the second fuel rod array 232 (second row, 14th row), and ten second fuel rods 2012 are arranged in the center of the second fuel rod array 232 (third row, 13th row). Two fuel rods (total 4) are arranged on the left and right inside the first and second layers from the outermost layer, and the second fuel rod array 232 (4th row, 6th row, 8th row, 10th row, 12th row) One fuel rod is placed on each side (two rods in total) one layer inside from the outermost layer of the third fuel rod array 233 (5th row, 7th row, 9th row, 11th row). One each on the left and right sides of the inner layer (two in total) are arranged.

これにより、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 This suppresses the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203, and the flow of the cooling water 118 distributed one layer inside from the outermost layer is suppressed. The heat removal performance of the rod 201 can be improved.

そして、特に、１８４燃料集合体２００は、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分に、間隙２２０が形成され、また、チャンネルボックス２０３の側壁部２１２と最外層に配置される燃料棒２０１との間に、及び、チャンネルボックス２０３の側壁部２１４と最外層に配置される燃料棒２０１との間に、間隙２２１が形成される。そして、間隙２２０の断面積は、間隙２２１の断面積や間隙２２２の断面積よりも、大きい。 In particular, in the 184 fuel assembly 200, gaps 220 are formed at the four corners of the channel box 203, and between the side wall 212 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer. A gap 221 is formed between the side wall portion 214 of the channel box 203 and the fuel rod 201 disposed in the outermost layer. The cross-sectional area of the gap 220 is larger than the cross-sectional area of the gap 221 and the gap 222.

これにより、特に、１８４燃料集合体２００は、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒２０１の熱出力が高くなる。つまり、１８４燃料集合体２００は、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることが、特に、重要である。 As a result, in particular, in the 184 fuel assembly 200, the heat output of the fuel rods 201 disposed near the four corner portions of the channel box 203 is increased. In other words, it is particularly important for the 184 fuel assembly 200 to improve the heat removal performance of the fuel rods 201 located near the four corner portions of the channel box 203.

チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒２０１（第２燃料棒２０１２）とは、以下の燃料棒２０１である。
・第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第１４列のうち、最外側から２層目及び３層目の左右２本づつ（合計４本）に配置される燃料棒２０１、
・第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第１３列のうち、最外側から２層目及び３層目の左右２本づつ（合計４本）に配置される燃料棒２０１、
・第２燃料棒配列２３２であって、第４列、第１２列のうち、最外側から１層目の左右１本づつ（合計２本）に配置される燃料棒２０１。 The fuel rods 201 (second fuel rods 2012) arranged near the four corner portions of the channel box 203 are the following fuel rods 201.
- Fuel rods 201 arranged in the second and 14th rows in the second and 14th rows, two on each side (four in total) in the second and third layers from the outermost side, in the second fuel rod array 232;
- Fuel rods 201 arranged in the third row of fuel rods 233, two on each side (total of four rods) in the second and third layers from the outermost side among the third and thirteenth rows;
- In the second fuel rod array 232, fuel rods 201 are arranged one each on the left and right (two in total) of the first layer from the outermost side among the fourth and twelfth rows.

なお、これら燃料棒２０１を、「コーナ部分に配置される燃料棒２０１」と称する場合がある。 Note that these fuel rods 201 may be referred to as "fuel rods 201 arranged at the corner portions."

実施例１では、第３燃料棒配列２３３のうち、第３列、第１３列において、最外側から内側に２層目に配置される４つの燃料棒２０１を、第２燃料棒２０１２とする。そして、実施例１では、特に、この４つの燃料棒２０１を、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１に含める。つまり、実施例１では、コーナ部分に配置される燃料棒２０１に、第２燃料棒２０１２を使用する。これにより、特に、間隙２２０に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、コーナ部分に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 In the first embodiment, in the third row and the thirteenth row of the third fuel rod array 233, the four fuel rods 201 arranged in the second layer from the outermost to the inner side are the second fuel rods 2012. In the first embodiment, these four fuel rods 201 are included in the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer. That is, in the first embodiment, the second fuel rods 2012 are used for the fuel rods 201 arranged at the corner portions. Thereby, in particular, the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap 220 can be suppressed, and the heat removal performance of the fuel rods 201 arranged in the corner portions can be improved.

そして、実施例１では、図中、上下方向外側（第１列から第４列及び第１２列から第１５列）の第２燃料棒配列２３２及び第３燃料棒配列２３３に配置される第２燃料棒２０１２の本数は、図中、上下方向内側（第５列から第１１列）の第２燃料棒配列２３２及び第３燃料棒配列２３３に配置される第２燃料棒２０１２の本数よりも、多い。 In Embodiment 1, the second fuel rod array 232 and the third fuel rod array 233 located outside in the vertical direction (from the first row to the fourth row and from the 12th row to the 15th row) in the figure The number of fuel rods 2012 is larger than the number of second fuel rods 2012 arranged in the second fuel rod array 232 and the third fuel rod array 233 on the inside in the vertical direction (from the fifth row to the 11th row) in the figure. many.

また、実施例１では、間隙２２０が形成される領域の内側に配置される第２燃料棒２０１２（コーナ部分に配置される燃料棒２０１）は、チャンネルボックス２０３の中心からチャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分に向かって、２層に配置され、間隙２２１や間隙２２２が形成される領域の内側に配置される第２燃料棒２０１２（第２列、第１４列の中央部に配置される６本の燃料棒２０１や第５列から第１１列の最外層から１層内側の左右に配置される１本づつ（合計２本）の燃料棒２０１）は、１層に配置される。 In addition, in the first embodiment, the second fuel rods 2012 (fuel rods 201 arranged in the corner portions) arranged inside the region where the gap 220 is formed are arranged in four directions from the center of the channel box 203. The second fuel rods 2012 are arranged in two layers toward the corner part, and are arranged inside the area where the gaps 221 and 222 are formed. The fuel rods 201 and the fuel rods 201 (two fuel rods in total) arranged on the left and right sides of the fifth to eleventh rows one layer inside from the outermost layer are arranged in one layer.

つまり、間隙２２０が形成される領域の内側に配置される第２燃料棒２０１２であって、チャンネルボックス２０３の中心からチャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分に向かって配置される第２燃料棒２０１２の本数は、間隙２２１や間隙２２２が形成される領域の内側に配置される第２燃料棒２０１２であって、チャンネルボックス２０３の中心からチャンネルボックス２０３の４つの側壁部に向かって配置される第２燃料棒２０１２の本数よりも、多い。 In other words, the second fuel rods 2012 are arranged inside the region where the gap 220 is formed, and the second fuel rods 2012 are arranged from the center of the channel box 203 toward the four corners of the channel box 203. The number of fuel rods is the second fuel rods 2012 arranged inside the area where the gap 221 and the gap 222 are formed, and the second fuel rods 2012 are arranged from the center of the channel box 203 toward the four side walls of the channel box 203. The number is greater than the number of fuel rods 2012.

これにより、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、特に、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 This suppresses the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203, and in particular, the flow of the cooling water 118 is suppressed in the four corner portions of the channel box 203. The heat removal performance of the fuel rods 201 placed nearby can be improved.

次に、実施例１に記載する燃料集合体２００に配置される２種類の燃料棒２０１の鉛直断面を説明する。 Next, vertical cross sections of two types of fuel rods 201 arranged in the fuel assembly 200 described in Example 1 will be explained.

図３は、実施例１に記載する燃料集合体２００に配置される２種類の燃料棒２０１の鉛直断面を説明する説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating vertical cross sections of two types of fuel rods 201 arranged in the fuel assembly 200 described in the first embodiment.

実施例１では、燃料集合体２００の中央領域及び最外層に配置される第１燃料棒２０１１（白丸）と、中央領域と最外層との間の層に配置される第２燃料棒２０１２（斜線丸）と、の２種類の燃料棒２０１を使用する。 In Example 1, the first fuel rods 2011 (white circles) are arranged in the central region and the outermost layer of the fuel assembly 200, and the second fuel rods 2012 (diagonal lines) are arranged in the layer between the central region and the outermost layer. Two types of fuel rods 201 are used: (circle) and (circle).

第１燃料棒２０１１は、燃料棒２０１の有効長方向（上下方向）において、１つの燃料濃縮度の燃料（１種類の燃料ペレット）が使用され、第２燃料棒２０１２は、燃料棒２０１の有効長方向（上下方向）において、２つの燃料濃縮度の燃料（２種類の燃料ペレット）が使用される。 The first fuel rod 2011 uses fuel of one fuel enrichment (one type of fuel pellet) in the effective length direction (up and down direction) of the fuel rod 201, and the second fuel rod 2012 uses the effective length of the fuel rod 201. Two fuel enrichments (two types of fuel pellets) are used in the longitudinal direction (up and down).

なお、実施例１では、第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度は、軸方向（上下方向）で一様であるが、軸方向に任意の分布を有してもよい。また、実施例１では、第１燃料棒２０１１の熱出力は、水平方向で一様であるが、第１燃料棒２０１１ごとに水平方向で相違してもよい。つまり、燃料集合体２００の下部において、第１燃料棒２０１１の熱出力が、第２燃料棒２０１２の熱出力よりも、高ければよい。 In the first embodiment, the fuel enrichment of the first fuel rod 2011 is uniform in the axial direction (vertical direction), but may have an arbitrary distribution in the axial direction. Further, in the first embodiment, the thermal output of the first fuel rods 2011 is uniform in the horizontal direction, but it may be different in the horizontal direction for each first fuel rod 2011. In other words, the thermal output of the first fuel rods 2011 needs to be higher than the thermal output of the second fuel rods 2012 in the lower part of the fuel assembly 200.

第１燃料棒２０１１は、燃料棒２０１の有効長方向において、１つの燃料濃縮度の燃料を有し、第２燃料棒２０１２は、燃料棒２０１の有効長方向において、２つの燃料濃縮度の燃料を有する。 The first fuel rod 2011 has one fuel enrichment in the effective length direction of the fuel rod 201, and the second fuel rod 2012 has two fuel enrichments in the effective length direction of the fuel rod 201. has.

そして、実施例１では、特に、燃料集合体２００の下部において、中央領域及び最外層に配置される第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度が高く、中央領域と最外層との間の層に配置される第２燃料棒２０１２の燃料の燃料濃縮度が低い。 In the first embodiment, particularly in the lower part of the fuel assembly 200, the fuel enrichment of the first fuel rods 2011 arranged in the central region and the outermost layer is high, and the The fuel enrichment of the fuel in the second fuel rod 2012 located in the second fuel rod 2012 is low.

図３に示すように、第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度を「Ａ」とする場合、第２燃料棒２０１２の上部の燃料の燃料濃縮度は、第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度と同等の「Ａ」となり、第２燃料棒２０１２の下部の燃料の燃料濃縮度は、第２燃料棒２０１２の上部の燃料の燃料濃縮度「Ａ」や第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度「Ａ」よりも低い「Ｂ」となる。 As shown in FIG. 3, when the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod 2011 is "A", the fuel enrichment of the fuel in the upper part of the second fuel rod 2012 is the fuel in the first fuel rod 2011. The fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod 2012 is equal to the enrichment "A" of the fuel in the upper part of the second fuel rod 2012 and the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod 2011. The fuel enrichment becomes "B" which is lower than "A".

つまり、実施例１では、第２燃料棒２０１２の下部の燃料の燃料濃縮度は、第２燃料棒２０１２の上部の燃料の燃料濃縮度や第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度よりも、低い。なお、燃料濃縮度とは、核燃料物質の濃縮度である。 That is, in the first embodiment, the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod 2012 is higher than the fuel enrichment of the fuel in the upper part of the second fuel rod 2012 and the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod 2011. low. Note that the fuel enrichment is the enrichment of nuclear fuel material.

このように、第１燃料棒２０１１は、燃料棒２０１の有効長方向（上下方向）において、１つの燃料濃縮度「Ａ」の燃料（１種類「Ａ」の燃料ペレット）が使用される。一方、第２燃料棒２０１２は、燃料棒２０１の有効長方向（上下方向）において、２つの燃料濃縮度「Ａ」及び燃料濃縮度「Ｂ」の燃料（２種類（「Ａ」及び「Ｂ」）の燃料ペレット）が使用される。なお、燃料濃縮度「Ｂ」は、燃料濃縮度「Ａ」よりも、燃料濃縮度が低い。 In this way, in the first fuel rod 2011, fuel with one fuel enrichment "A" (one type "A" fuel pellet) is used in the effective length direction (vertical direction) of the fuel rod 201. On the other hand, the second fuel rod 2012 has two types of fuel ("A" and "B") with two fuel enrichments "A" and "B" in the effective length direction (vertical direction) of the fuel rod 201. ) fuel pellets) are used. Note that the fuel enrichment level "B" is lower than the fuel enrichment level "A".

なお、「Ａ」を加熱領域（発熱する燃料を使用する領域）とし、「Ｂ」を非加熱領域（発熱しない燃料を使用する領域）とすることもできる。 Note that "A" may be a heating region (a region using fuel that generates heat), and "B" may be a non-heating region (a region using fuel that does not generate heat).

つまり、第１燃料棒２０１１は、上下方向に１つの燃料濃縮度の燃料を有し、第２燃料棒２０１２は、上下方向に２つの燃料濃縮度（下部の燃料濃縮度は、上部の燃料濃縮度よりも、低い）の燃料を有する。 That is, the first fuel rod 2011 has fuel with one fuel enrichment in the vertical direction, and the second fuel rod 2012 has fuel with two fuel enrichments in the vertical direction (the lower fuel enrichment is different from the upper fuel enrichment). of fuel.

これら燃料棒２０１に使用される燃料には、例えば、劣化ウラン、天然ウラン、減損ウラン、低濃縮ウランの少なくとも１つを含むウランに、プルトニウムを富化した核燃料、又は、プルトニウムとアクチノイド核種とを富化した核燃料が、使用される。 The fuel used for these fuel rods 201 includes, for example, uranium containing at least one of depleted uranium, natural uranium, depleted uranium, and low enriched uranium, and plutonium-enriched nuclear fuel, or plutonium and actinide nuclides. Enriched nuclear fuel is used.

また、第１燃料棒２０１１の核分裂性プルトニウム富化度は、軸方向に「Ａ」の１種類であり、第２燃料棒２０１２の核分裂性プルトニウム富化度は、軸方向に「Ａ」及び「Ｂ」の２種類である。 Further, the fissile plutonium enrichment of the first fuel rod 2011 is one type of "A" in the axial direction, and the fissile plutonium enrichment of the second fuel rod 2012 is "A" and "A" in the axial direction. There are two types: B.

第２燃料棒２０１２の上部の核分裂性プルトニウム富化度は、第１燃料棒２０１１の核分裂性プルトニウム富化度と同等であり、第２燃料棒２０１２の下部の核分裂性プルトニウム富化度は、第１燃料棒２０１１の核分裂性プルトニウム富化度や第２燃料棒２０１２の上部の核分裂性プルトニウム富化度よりも、低い。 The fissile plutonium enrichment in the upper part of the second fuel rod 2012 is equivalent to the fissile plutonium enrichment in the first fuel rod 2011, and the fissile plutonium enrichment in the lower part of the second fuel rod 2012 is the same as that of the first fuel rod 2011. This is lower than the fissile plutonium enrichment of the first fuel rod 2011 and the fissile plutonium enrichment of the upper part of the second fuel rod 2012.

なお、燃料棒２０１の核分裂性プルトニウム富化度が高いほど、燃料棒２０１の熱出力が高い。 Note that the higher the fissionable plutonium enrichment of the fuel rod 201, the higher the thermal output of the fuel rod 201.

つまり、第１燃料棒２０１１の燃料には、高富化度燃料が使用され、第２燃料棒２０１２の上部の燃料には、高富化度燃料が使用され、第２燃料棒２０１２の下部の燃料には、低富化度燃料が使用される。 In other words, high enrichment fuel is used for the fuel in the first fuel rod 2011, high enrichment fuel is used in the upper part of the second fuel rod 2012, and high enrichment fuel is used in the lower part of the second fuel rod 2012. In this case, low enrichment fuel is used.

なお、実施例１では、第１燃料棒２０１１の直径と第２燃料棒２０１２の直径とは同等であり、第１燃料棒２０１１の軸方向長さと第２燃料棒２０１２の軸方向長さとは同等である。実施例１では、直径は８．２ｍｍ、軸方向長さは１．８ｍである。 In Example 1, the diameter of the first fuel rod 2011 and the diameter of the second fuel rod 2012 are the same, and the axial length of the first fuel rod 2011 and the axial length of the second fuel rod 2012 are the same. It is. In Example 1, the diameter is 8.2 mm and the axial length is 1.8 m.

そして、実施例１では、第１燃料棒２０１１の燃料濃縮度「Ａ」の領域は１．８ｍ、第２燃料棒２０１２の燃料濃縮度「Ａ」の領域は１．５ｍ及び燃料濃縮度「Ｂ」の領域は０．３ｍとする。 In Example 1, the region of the fuel enrichment "A" of the first fuel rod 2011 is 1.8 m, the region of the fuel enrichment "A" of the second fuel rod 2012 is 1.5 m, and the region of the fuel enrichment "B" of the second fuel rod 2012 is 1.8 m. ” area is 0.3m.

また、実施例１では、燃料集合体２００の水平断面における燃料棒２０１ごとの発熱係数について、最外層付近に配置される燃料棒２０１の発熱係数は、平均の発熱係数の１．３倍となり、これら以外に配置される燃料棒２０１（中央領域に配置される燃料棒２０１）の発熱係数は、平均の発熱係数の０．８倍となり、最外層付近に配置される燃料棒２０１の熱出力が高くなることを考慮する。なお、平均の発熱係数とは、燃料集合体２００（集合体として）の平均の発熱係数である。 Further, in Example 1, regarding the heat generation coefficient of each fuel rod 201 in the horizontal cross section of the fuel assembly 200, the heat generation coefficient of the fuel rods 201 arranged near the outermost layer is 1.3 times the average heat generation coefficient, The heat generation coefficient of the fuel rods 201 arranged other than these (fuel rods 201 arranged in the central region) is 0.8 times the average heat generation coefficient, and the heat output of the fuel rods 201 arranged near the outermost layer is Consider that it will be expensive. Note that the average heat generation coefficient is the average heat generation coefficient of the fuel assembly 200 (as an assembly).

なお、実施例１では、燃料集合体２００の水平断面における燃料棒２０１の発熱係数は、燃料集合体２００の最外周のどの間隙に隣接していても一様に設定される。 In the first embodiment, the heat generation coefficient of the fuel rods 201 in the horizontal cross section of the fuel assembly 200 is set uniformly regardless of which gap on the outermost periphery of the fuel assembly 200 the fuel rods 201 are adjacent to.

そこで、実施例１では、燃料集合体２００の下部において、中央領域及び最外層に配置される第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度を高く（燃料棒２０１は熱出力が高く）設定し、中央領域と最外層との間の層（最外層から１層内側）に配置される第２燃料棒２０１２の燃料の燃料濃縮度を低く（燃料棒２０１は熱出力が低く）設定する。 Therefore, in the first embodiment, in the lower part of the fuel assembly 200, the fuel enrichment of the first fuel rods 2011 arranged in the central region and the outermost layer is set to be high (the fuel rods 201 have a high thermal output), The fuel enrichment of the second fuel rod 2012 arranged in the layer between the central region and the outermost layer (one layer inside from the outermost layer) is set low (the fuel rod 201 has a low thermal output).

また、間隙２２０、間隙２２１、間隙２２２には、多くの冷却水１１８が流通するため、最外層付近に配置される燃料棒２０１は熱出力が高くなる。 Further, since a large amount of cooling water 118 flows through the gaps 220, 221, and 222, the fuel rods 201 disposed near the outermost layer have a high thermal output.

このように、実施例１では、第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２が配置され、また、間隙２２０、間隙２２１、間隙２２２が形成されることにより、燃料集合体２００の下部において、最外層に配置される燃料棒２０１の熱出力は、高くなり、中央領域に配置される燃料棒２０１の熱出力は、最外層に配置される燃料棒２０１の熱出力よりも、低くなり、中央領域と最外層との間の層に配置される燃料棒２０１の熱出力は、中央領域に配置される燃料棒２０１の熱出力よりも、低くなる。 As described above, in the first embodiment, the first fuel rod 2011 and the second fuel rod 2012 are arranged, and the gaps 220, 221, and 222 are formed, so that the lower part of the fuel assembly 200 is The thermal output of the fuel rods 201 arranged in the outer layer is high, and the thermal output of the fuel rods 201 arranged in the central region is lower than that of the fuel rods 201 arranged in the outermost layer. The thermal output of the fuel rods 201 arranged in the layer between the innermost layer and the outermost layer is lower than the thermal output of the fuel rod 201 arranged in the central region.

つまり、燃料集合体２００の下部において、最外層に配置される燃料棒２０１や中央領域に配置される燃料棒２０１は、中央領域と最外層との間の層に配置される燃料棒２０１よりも、冷却水１１８の沸騰が、早い。 In other words, in the lower part of the fuel assembly 200, the fuel rods 201 disposed in the outermost layer and the fuel rods 201 disposed in the central region are larger than the fuel rods 201 disposed in the layer between the central region and the outermost layer. , the cooling water 118 boils quickly.

一方、蒸気を含む冷却水１１８は、蒸気を含まない冷却水１１８よりも、圧力損失係数が大きい。このため、燃料集合体２００の下部において、中央領域と最外層との間の層に配置される燃料棒２０１に供給される冷却水１１８の圧力損失係数は、最外層に配置される燃料棒２０１や中央領域に配置される燃料棒２０１に供給される冷却水１１８の圧力損失係数よりも、小さい。 On the other hand, the cooling water 118 containing steam has a larger pressure loss coefficient than the cooling water 118 not containing steam. Therefore, in the lower part of the fuel assembly 200, the pressure loss coefficient of the cooling water 118 supplied to the fuel rods 201 arranged in the layer between the central region and the outermost layer is the same as that of the fuel rods 201 arranged in the outermost layer. It is smaller than the pressure loss coefficient of the cooling water 118 supplied to the fuel rods 201 arranged in the central region.

これにより、実施例１によれば、冷却水１１８が、燃料集合体２００の最外周から１層内側に流れ込み（燃料集合体２００の最外周から１層内側に流通する冷却水１１８が増加し）、中央領域と最外層との間の層に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させる。 As a result, according to the first embodiment, the cooling water 118 flows one layer inward from the outermost periphery of the fuel assembly 200 (the amount of cooling water 118 flowing one layer inward from the outermost periphery of the fuel assembly 200 increases). , improves the heat removal performance of the fuel rods 201 arranged in the layer between the central region and the outermost layer.

つまり、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、中央領域と最外層との間の層に配置される燃料棒の除熱性能を向上させることができる。 In other words, the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203 is suppressed, and the cooling water 118 is arranged in the layer between the central region and the outermost layer. The heat removal performance of fuel rods can be improved.

そして、実施例１によれば、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙（側壁部２１１、側壁部２１２、側壁部２１３、側壁部２１４）に、偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、中央領域と最外層との間の層に配置される燃料棒２０１に積極的に冷却水１１８を供給することができ、圧力損失を増加させることなく、中央領域と最外層との間の層に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 According to the first embodiment, unevenly distributed The cooling water 118 can be actively supplied to the fuel rods 201 arranged in the layer between the central region and the outermost layer, thereby increasing pressure loss. Therefore, the heat removal performance of the fuel rods 201 arranged in the layer between the central region and the outermost layer can be improved.

なお、実施例１では、所定の燃料棒２０１の直径及び所定の燃料棒２０１と燃料棒２０１との間隔を有する燃料集合体２００を使用して説明したが、間隙２２０の断面積や間隙２２１の断面積が、間隙２２２の断面積や間隙２２３の断面積よりも大きい燃料集合体２００であれば、実施例１に記載する技術を、使用することができる。 In the first embodiment, the fuel assembly 200 having a predetermined diameter of the fuel rods 201 and a predetermined interval between the fuel rods 201 is used. As long as the fuel assembly 200 has a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the gap 222 or the gap 223, the technique described in Example 1 can be used.

また、実施例１に記載する技術は、燃料集合体２００に配置される燃料棒２０１の本数や炉心１０３に装荷される燃料集合体２００の体数には、限定されない。 Further, the technique described in the first embodiment is not limited to the number of fuel rods 201 arranged in the fuel assembly 200 or the number of fuel assemblies 200 loaded in the reactor core 103.

次に、実施例１に記載する燃料集合体２００の鉛直断面を説明する。 Next, a vertical cross section of the fuel assembly 200 described in Example 1 will be explained.

図４は、実施例１に記載する燃料集合体２００の鉛直断面を説明する説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a vertical cross section of the fuel assembly 200 described in Example 1.

燃料集合体２００は、第１燃料棒２０１１、第２燃料棒２０１２、チャンネルボックス２０３、タイロッド４０４、スペーサ４０５、下部タイプレート４０７、ハンドル４０８、上部タイプレート４０９を有する。 The fuel assembly 200 includes a first fuel rod 2011, a second fuel rod 2012, a channel box 203, a tie rod 404, a spacer 405, a lower tie plate 407, a handle 408, and an upper tie plate 409.

実施例１では、第１燃料棒２０１１の軸方向長さ及び第２燃料棒２０１２との軸方向長さは、１．８ｍである。なお、実施例１では、燃料棒２０１の有効長が、長尺燃料の半分であり、チャンネルボックス２０３（軸方向長さが３．６ｍ）の半分の短尺の燃料棒２０１を使用するが、長尺の燃料棒２０１を使用することもできる。 In Example 1, the axial length of the first fuel rod 2011 and the axial length of the second fuel rod 2012 are 1.8 m. In Example 1, the effective length of the fuel rod 201 is half that of the long fuel rod, and the short fuel rod 201 is used, which is half the length of the channel box 203 (the axial length is 3.6 m). It is also possible to use fuel rods 201 of 200 mm.

第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２は、軸方向に配置される複数の燃料スペーサ４０５により、燃料棒２０１が、相互に所定の間隔を形成して、保持される。また、燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３とは、タイロッド４０４により、所定の間隔を形成して、保持される。 The first fuel rods 2011 and the second fuel rods 2012 are held at a predetermined distance from each other by a plurality of fuel spacers 405 arranged in the axial direction. Further, the fuel rods 201 and the channel box 203 are held by tie rods 404 with a predetermined interval formed between them.

タイロッド４０４は、第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２よりも、長く（例えば、３．６ｍ）、下部タイプレート４０７及び上部タイプレート４０９に固定される。そして、タイロッド４０４は、スペーサ４０５を保持する。 The tie rod 404 is longer (for example, 3.6 m) than the first fuel rod 2011 and the second fuel rod 2012, and is fixed to the lower tie plate 407 and the upper tie plate 409. The tie rod 404 then holds the spacer 405.

第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２は、その下端が下部タイプレート４０７で固定され、その上端がスペーサ４０５で固定される。 The first fuel rod 2011 and the second fuel rod 2012 have their lower ends fixed by a lower tie plate 407 and their upper ends fixed by a spacer 405.

また、第２燃料棒２０１２の下部４０６の燃料の燃料濃縮度は、同等の高さの水平断面に配置される、第１燃料棒２０１１の下部４１０の燃料の燃料濃縮度よりも、低い。なお、第１燃料棒２０１１の下部４１０を発熱領域とし、第２燃料棒２０１２の下部４０６を非発熱領域としてもよい。つまり、燃料集合体２００の下部において、第１燃料棒２０１１の熱出力が、第２燃料棒２０１２の熱出力よりも、高くなればよい。 Further, the fuel enrichment of the fuel in the lower part 406 of the second fuel rod 2012 is lower than the fuel enrichment of the fuel in the lower part 410 of the first fuel rod 2011, which is arranged in a horizontal section of the same height. Note that the lower part 410 of the first fuel rod 2011 may be a heat generating region, and the lower part 406 of the second fuel rod 2012 may be a non-heat generating region. That is, in the lower part of the fuel assembly 200, the thermal output of the first fuel rod 2011 should be higher than the thermal output of the second fuel rod 2012.

なお、第２燃料棒２０１２の下部４０６を非発熱領域とする場合には、第２燃料棒２０１２の下部４０６の燃料を、核分裂性のプルトニウムを含まない、例えば、劣化ウラン、天然ウラン、減損ウラン、低濃縮ウランの少なくとも１つを含むウラン(ブランケット)としてもよい。 Note that when the lower part 406 of the second fuel rod 2012 is a non-heat generating region, the fuel in the lower part 406 of the second fuel rod 2012 is a fuel that does not contain fissile plutonium, such as depleted uranium, natural uranium, or depleted uranium. It may also be uranium (blanket) containing at least one of , and low enriched uranium.

また、燃料集合体２００の下部において、第１燃料棒２０１１の熱出力と第２燃料棒２０１２の熱出力とを同等にした場合（ＡＡの場合）と、実施例１のように、燃料集合体２００の下部において、第２燃料棒２０１２の熱出力を第１燃料棒２０１１の熱出力よりも低くした場合（ＢＢの場合）と、を比較した。なお、それぞれの場合の燃料集合体２００の除熱性能を、冷却水流動評価手法を使用して、評価した。 In addition, in the lower part of the fuel assembly 200, the thermal output of the first fuel rod 2011 and the thermal output of the second fuel rod 2012 are made equal (in the case of AA), and as in Example 1, the fuel assembly In the lower part of 200, a case where the thermal output of the second fuel rod 2012 is made lower than the thermal output of the first fuel rod 2011 (in the case of BB) was compared. Note that the heat removal performance of the fuel assembly 200 in each case was evaluated using a cooling water flow evaluation method.

この結果、ＡＡの場合に比較してＢＢの場合は、ＭＣＰＲ(最小限界出力比：Minimum Critical Power Ratio)が、約５％向上した。なお、ＭＣＰＲとは、ＢＷＲの熱的余裕を評価するものであり、限界出力比（限界熱出力／燃料集合体２００の発生熱出力）のうち、炉心１０３に装荷される燃料集合体２００のうちで、最小となるものである。 As a result, the MCPR (Minimum Critical Power Ratio) was improved by about 5% in the case of BB compared to the case of AA. Note that MCPR evaluates the thermal margin of the BWR, and out of the limit power ratio (limit thermal output/generated thermal output of the fuel assemblies 200), the MCPR is the value of the thermal margin of the fuel assemblies 200 loaded in the reactor core 103. This is the minimum value.

また、同様の冷却水流動評価手法を使用して、燃料集合体２００の圧力損失を評価した。この結果、ＡＡの場合に比較してＢＢの場合は、圧力損失が、約５％低下した。これは、蒸気と冷却水１１８とを含む流れの軸方向長さ(沸騰長)が、ＡＡの場合に比較してＢＢの場合は、短くなり、圧力損失係数が低下するためである。 Further, the pressure loss of the fuel assembly 200 was evaluated using a similar cooling water flow evaluation method. As a result, the pressure loss was reduced by about 5% in the case of BB compared to the case of AA. This is because the axial length (boiling length) of the flow containing steam and cooling water 118 is shorter in the case of BB than in the case of AA, and the pressure loss coefficient is lowered.

このように、実施例１によれば、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制することができ、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to suppress the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203, The heat removal performance of the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer can be improved.

なお、実施例１では、低減速スペクトル沸騰水型原子炉１００の炉心１０３に装荷される燃料集合体２００を使用して説明したが、間隙２２０や間隙２２１を有する燃料集合体２００であれば、実施例１に記載する技術を、使用することができる。 In addition, in Example 1, the fuel assembly 200 loaded in the core 103 of the low deceleration spectrum boiling water reactor 100 was used for explanation, but if the fuel assembly 200 has the gap 220 or the gap 221, The technique described in Example 1 can be used.

また、実施例１では、第１燃料棒２０１１は、燃料棒２０１の有効長方向において、１つの燃料濃縮度の燃料が使用されるが、燃料棒２０１の有効長方向において、任意の分布を有してもよい。 In addition, in the first embodiment, the first fuel rod 2011 uses fuel with one fuel enrichment in the effective length direction of the fuel rod 201, but the fuel has an arbitrary distribution in the effective length direction of the fuel rod 201. You may.

また、実施例１では、第２燃料棒２０１２は、燃料棒２０１の有効長方向において、２つの燃料濃縮度の燃料が使用されるが、燃料棒２０１の有効長方向において、それぞれが任意の分布を有してもよい。 In addition, in the first embodiment, the second fuel rod 2012 uses fuel with two fuel enrichments in the effective length direction of the fuel rod 201, but each fuel has an arbitrary distribution in the effective length direction of the fuel rod 201. It may have.

次に、実施例２に記載する燃料集合体５００の水平断面を説明する。 Next, a horizontal cross section of the fuel assembly 500 described in Example 2 will be explained.

図５は、実施例２に記載する燃料集合体５００の水平断面を説明する説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a horizontal cross section of a fuel assembly 500 described in Example 2.

実施例２に記載する燃料集合体５００は、実施例１に記載する燃料集合体２００と比較すると、燃料棒２０１の配置が相違する。 The fuel assembly 500 described in Example 2 is different from the fuel assembly 200 described in Example 1 in the arrangement of fuel rods 201.

図５を使用して、燃料集合体５００における、第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２の配置を具体的に説明する。第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２の配置は、以下のとおりである。
（１）第１燃料棒配列５３１（第１列、第１５列）に配置される燃料棒２０１は、１２本全て、第１燃料棒２０１１、
（２）第２燃料棒配列５３２に配置され、第２列、第１４列に配置される燃料棒２０１は、中央部の１１本が第２燃料棒２０１２、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒２０１１、
（３）その他の第１燃料棒配列５３１に配置され、第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３列に配置される燃料棒２０１は、中央部の８本が第１燃料棒２０１１、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第２燃料棒２０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒２０１１、
（４）その他の第２燃料棒配列５３２に配置され、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列に配置される燃料棒２０１は、中央部の９本が第１燃料棒２０１１、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第２燃料棒２０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒２０１１。 The arrangement of the first fuel rods 2011 and the second fuel rods 2012 in the fuel assembly 500 will be specifically described using FIG. 5. The arrangement of the first fuel rod 2011 and the second fuel rod 2012 is as follows.
(1) All 12 fuel rods 201 arranged in the first fuel rod array 531 (first row, 15th row) are the first fuel rods 2011,
(2) The fuel rods 201 arranged in the second fuel rod array 532 and arranged in the 2nd and 14th rows include 11 fuel rods in the center as the second fuel rods 2012, and 1 each on the left and right outside of the second fuel rods (total 2) is the first fuel rod 2011,
(3) The other fuel rods 201 arranged in the first fuel rod array 531 and arranged in the third, fifth, seventh, ninth, eleventh, and thirteenth rows are Eight fuel rods are the first fuel rods 2011, one each on the left and right on the outside (two in total) are the second fuel rods 2012, and one on the left and right on the outside (two in total) are the first fuel rods 2011,
(4) Of the other fuel rods 201 arranged in the second fuel rod array 532 and arranged in the 4th, 6th, 8th, 10th, and 12th rows, the nine central ones are 1 fuel rod 2011, one fuel rod on each side of the left and right (total of 2) on the outside thereof is a second fuel rod 2012, and further, one fuel rod on each of the left and right (total of 2) on the outside thereof is a first fuel rod 2011.

つまり、実施例２では、燃料棒２０１は、合計１８７本の燃料棒２０１が配置される燃料集合体５００（以下、この燃料集合体５００を「１８７燃料集合体５００」と称する場合がある。）の中央領域に、第１燃料棒２０１１が配置され、その周囲に第２燃料棒２０１２が配置され、更に、その周囲に第１燃料棒２０１１が配置される。 That is, in Example 2, the fuel rods 201 are arranged in a fuel assembly 500 in which a total of 187 fuel rods 201 are arranged (hereinafter, this fuel assembly 500 may be referred to as "187 fuel assembly 500"). A first fuel rod 2011 is arranged in the central region of the fuel rod, a second fuel rod 2012 is arranged around the first fuel rod 2011, and a first fuel rod 2011 is arranged around the second fuel rod 2012.

つまり、実施例２では、燃料棒２０１は、中央領域及び最外層に、第１燃料棒２０１１が配置され、中央領域と最外層との間の層（最外層から１層内側）に、第２燃料棒２０１２が配置される。 That is, in Example 2, the fuel rods 201 have the first fuel rods 2011 arranged in the central region and the outermost layer, and the second fuel rods 2011 in the layer between the central region and the outermost layer (one layer inside from the outermost layer). Fuel rods 2012 are arranged.

つまり、実施例２では、燃料棒２０１は、中央領域及び最外層に、第１燃料棒２０１１が配置され、最外層から１層内側に、第２燃料棒２０１２が配置される。 That is, in Example 2, in the fuel rod 201, the first fuel rod 2011 is arranged in the central region and the outermost layer, and the second fuel rod 2012 is arranged one layer inside from the outermost layer.

実施例２において、中央領域に配置される燃料棒２０１とは、第１燃料棒配列５３１のうち、第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３の中央部に、及び、第２燃料棒配列５３２のうち、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列の中央部に、配置される燃料棒２０１である。 In Embodiment 2, the fuel rods 201 arranged in the central region are the centers of the 3rd row, 5th row, 7th row, 9th row, 11th row, and 13th row of the first fuel rod array 531. The fuel rods 201 are arranged at the center of the fourth row, the sixth row, the eighth row, the tenth row, and the twelfth row of the second fuel rod array 532.

また、最外層に配置される燃料棒２０１とは、第１燃料棒配列５３１のうち、第１列、第１５列、第１燃料棒配列５３１のうち、第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３列の最外側（左右両側の最も外側）に、及び、第２燃料棒配列５３２の最外側（左右両側の最も外側）に、配置される燃料棒２０１である。 In addition, the fuel rods 201 arranged in the outermost layer are the first row, the fifteenth row, the third row, the fifth row, and the seventh row of the first fuel rod array 531 of the first fuel rod array 531. Fuel rods arranged at the outermost positions (outermost on both left and right sides) of the rows, 9th, 11th, and 13th rows, and at the outermost positions (outermost on both left and right sides) of the second fuel rod array 532 It is 201.

また、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１とは、第１燃料棒配列５３１のうち、第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３列において、最外側から１層内側に、第２燃料棒配列５３２のうち、第２列、第１４列の中央部に、及び、第２燃料棒配列２３２のうち、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列において、最外側から１層内側に、配置される燃料棒２０１である。 In addition, the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer are the 3rd, 5th, 7th, 9th, 11th, and 13th columns of the first fuel rod array 531. , from the outermost layer to the center of the second row and the fourteenth row of the second fuel rod array 532, and of the second fuel rod array 232, the fourth row, the sixth row, In the 8th, 10th, and 12th rows, fuel rods 201 are arranged one layer inside from the outermost side.

このように、第１燃料棒２０１１は、第１燃料棒配列５３１（第１列、第１５列）に１２本が配置され、第２燃料棒配列５３２（第２列、第１４列）の最外層の左右に１本づつ（合計２本）が配置され、第１燃料棒配列５３１（第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３列）の最外層の左右に１本づつ及び中央領域に８本（合計１０本）が配置され、第２燃料棒配列５３２（第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列）の最外層の左右に１本づつ及び中央領域に９本（合計１１本）が配置される。 In this way, 12 of the first fuel rods 2011 are arranged in the first fuel rod array 531 (first row, 15th row), and the most of the second fuel rod array 532 (second row, 14th row). One fuel rod on each side of the outer layer (two in total) is arranged in the outermost layer of the first fuel rod array 531 (3rd row, 5th row, 7th row, 9th row, 11th row, 13th row). One fuel rod on each side and eight rods (total 10 rods) are arranged in the center area of One on each side of the outer layer and nine on the central region (11 in total).

また、このように、第２燃料棒２０１２は、第２燃料棒配列５３２（第２列、第１４列）の中央部に１１本が配置され、第１燃料棒配列５３１（第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３列）の最外層から１層内側の左右に１本づつ（合計２本）が配置され、第２燃料棒配列５３２（第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２）の最外層から１層内側の左右に１本づつ（合計２本）が配置される。 In addition, in this way, 11 of the second fuel rods 2012 are arranged in the center of the second fuel rod array 532 (second row, 14th row), and 5th row, 7th row, 9th row, 11th row, 13th row), one on each side (two in total) from the outermost layer one layer inside, and the second fuel rod array 532 (fourth row). one on each side (two in total) one layer inside from the outermost layer of each row (6th row, 8th row, 10th row, 12th row).

また、実施例２において、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙とは、具体的には、以下のとおりである。
（１）チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分に形成される間隙５２０、
（２）チャンネルボックス２０３の側壁部２１２と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される、及び、チャンネルボックス２０３の側壁部２１４と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される間隙５２１、
（３）チャンネルボックス２０３の側壁部２１１と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される、及び、チャンネルボックス２０３の側壁部２１１と最外層に配置される燃料棒２０１とで形成される間隙５２２。 Moreover, in Example 2, the gap formed between the fuel rod 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203 is specifically as follows.
(1) Gaps 520 formed in the four corner parts of the channel box 203,
(2) Formed by the side wall 212 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer, and formed by the side wall 214 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer Gap 521,
(3) Formed by the side wall 211 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer, and formed by the side wall 211 of the channel box 203 and the fuel rods 201 arranged in the outermost layer Gap 522.

実施例２では、つまり、１８７燃料集合体５００では、間隙５２０の断面積は、間隙５２１の断面積よりも、小さい。これにより、間隙５２０に偏在して流通する冷却水１１８の流れは、間隙５２１に偏在して流通する冷却水１１８の流れよりも、少ない。 In Example 2, that is, in the 187 fuel assembly 500, the cross-sectional area of the gap 520 is smaller than the cross-sectional area of the gap 521. As a result, the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap 520 is smaller than the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap 521.

このため、実施例２では、つまり、１８７燃料集合体５００では、第１燃料棒２０１１を、最外層に、均等に（一律に、１層のみ）配置し、第２燃料棒２０１２を、最外層から１層内側に、均等に（一律に、１層のみ）配置することができる。 Therefore, in Example 2, that is, in the 187 fuel assembly 500, the first fuel rods 2011 are arranged evenly (uniformly, only in one layer) in the outermost layer, and the second fuel rods 2012 are arranged in the outermost layer. They can be arranged evenly (uniformly, only in one layer) one layer inside.

つまり、１８７燃料集合体５００では、第１燃料棒２０１１を、中央領域及び最外層の１層のみに配置し、第２燃料棒２０１２を、最外層から１層内側の１層のみに配置することにより、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 That is, in the 187 fuel assembly 500, the first fuel rods 2011 are arranged only in the central region and one layer in the outermost layer, and the second fuel rods 2012 are arranged only in one layer one layer inside from the outermost layer. Accordingly, the heat removal performance of the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer can be improved.

つまり、１８７燃料集合体５００のような、間隙５２０の断面積が、間隙５２１の断面積よりも、小さい燃料集合体５００においては、第１燃料棒２０１１及び第２燃料棒２０１２を、実施例２のように配置することにより、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 In other words, in a fuel assembly 500 such as the 187 fuel assembly 500 in which the cross-sectional area of the gap 520 is smaller than the cross-sectional area of the gap 521, the first fuel rod 2011 and the second fuel rod 2012 are By arranging the fuel rods 201 as shown in FIG.

実施例２によれば、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、最外層付近に配置される燃料棒２０１の発熱分布を考慮し、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 According to the second embodiment, the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203 is suppressed, and the cooling water 118 is arranged near the outermost layer. Considering the heat generation distribution of the fuel rods 201, it is possible to improve the heat removal performance of the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer.

次に、実施例３に記載する燃料集合体２００に配置される２種類の燃料棒６０１の鉛直断面を説明する。 Next, vertical cross sections of two types of fuel rods 601 arranged in the fuel assembly 200 described in Example 3 will be explained.

図６は、実施例３に記載する燃料集合体２００に配置される２種類の燃料棒６０１の鉛直断面を説明する説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating vertical cross sections of two types of fuel rods 601 arranged in the fuel assembly 200 described in the third embodiment.

実施例３に記載する燃料棒６０１は、実施例１に記載する燃料棒２０１と比較すると、第２燃料棒の燃料の燃料濃縮度が相違する。 The fuel rod 601 described in Example 3 is different from the fuel rod 201 described in Example 1 in the fuel enrichment of the fuel in the second fuel rod.

図６を使用して、実施例３において配置する燃料棒６０１である、第１燃料棒６０１１と第２燃料棒６０１２とを具体的に説明する。 The first fuel rod 6011 and the second fuel rod 6012, which are the fuel rods 601 arranged in Example 3, will be specifically described using FIG. 6.

第１燃料棒６０１２は、第１燃料棒６０１１の燃料の燃料濃縮度を「Ａ」とする場合、第２燃料棒６０１２の上部の燃料の燃料濃縮度「Ｃ」は、第１燃料棒６０１１の燃料の燃料濃縮度「Ａ」よりも、低くなり、第２燃料棒６０１２の下部の燃料の燃料濃縮度「Ｂ」は、第２燃料棒６０１２の上部の燃料の燃料濃縮度「Ｃ」よりも、低くなる。 In the first fuel rod 6012, when the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod 6011 is "A", the fuel enrichment of the fuel in the upper part of the second fuel rod 6012 is "C". The fuel enrichment "A" of the fuel is lower than that of the fuel, and the fuel enrichment "B" of the fuel in the lower part of the second fuel rod 6012 is lower than the fuel enrichment "C" of the fuel in the upper part of the second fuel rod 6012. , becomes lower.

第１燃料棒６０１１の燃料の燃料濃縮度を「Ａ」とし、第２燃料棒６０１２の下部の燃料の燃料濃縮度を「Ｂ」とし、第２燃料棒６０１２の上部の燃料の燃料濃縮度を「Ｃ」とする。 The fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod 6011 is "A", the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod 6012 is "B", and the fuel enrichment of the fuel in the upper part of the second fuel rod 6012 is Let it be “C”.

燃料集合体２００（集合体として）の平均の燃料濃縮度を１とする場合、「Ａ」は以下の式（１）で算出される。 When the average fuel enrichment of the fuel assembly 200 (as an assembly) is assumed to be 1, "A" is calculated by the following equation (1).

Ａ＝Ｃ×｛１＋（１－Ｂ）×（Ｎ１／Ｎ２）×（Ｌ２／Ｌ１）｝・・・・・（１）
ここで、Ｎ１は、第２燃料棒６０１２の本数であり、Ｎ２は、第１燃料棒６０１１の本数及び第２燃料棒６０１２の本数の和（燃料集合体２００の全ての燃料棒の本数）である。また、Ｌ１は、第２燃料棒６０１２の上部の燃料濃縮度「Ａ」の領域の長さ及び第２燃料棒６０１２の下部の燃料濃縮度「Ｂ」の領域の長さの和であり、Ｌ２は、第２燃料棒６０１２の下部の燃料濃縮度「Ｂ」の領域の長さである。 A=C×{1+(1-B)×(N 1 /N 2 )×(L 2 /L 1 )} (1)
Here, N 1 is the number of second fuel rods 6012, and N 2 is the sum of the number of first fuel rods 6011 and the number of second fuel rods 6012 (the number of all fuel rods in the fuel assembly 200). ). Further, L1 is the sum of the length of the upper region of the second fuel rod 6012 with fuel enrichment "A" and the length of the lower region of the second fuel rod 6012 with fuel enrichment "B", L 2 is the length of the region of fuel enrichment "B" at the bottom of the second fuel rod 6012.

つまり、実施例３では、式（１）は、式（２）となる。 That is, in the third embodiment, equation (1) becomes equation (2).

Ａ＝Ｃ×｛１＋（１－Ｂ）×（Ｎ１／Ｎ２）×（０．３／１．８）｝・・・・・（２）
ここで、「１．８」は、第２燃料棒６０１２の燃料濃縮度「Ａ」の領域の長さ及び第２燃料棒６０１２の燃料濃縮度「Ｂ」の領域の長さの和であり、「０．３」は、第２燃料棒６０１２の燃料濃縮度「Ｂ」の領域の長さである。 A=C×{1+(1-B)×(N 1 /N 2 )×(0.3/1.8)} (2)
Here, "1.8" is the sum of the length of the region of fuel enrichment "A" of the second fuel rod 6012 and the length of the region of fuel enrichment "B" of the second fuel rod 6012, “0.3” is the length of the region of the fuel enrichment “B” of the second fuel rod 6012.

また、「０．３／１．８」は、第２燃料棒６０１２の燃料濃縮度「Ａ」の領域の長さ及び第２燃料棒６０１２の燃料濃縮度「Ｂ」の領域の長さの和に対する、第２燃料棒６０１２の燃料濃縮度「Ｂ」の領域の長さの割合である。 Furthermore, "0.3/1.8" is the sum of the length of the region of fuel enrichment "A" of the second fuel rod 6012 and the length of the region of fuel enrichment "B" of the second fuel rod 6012. This is the ratio of the length of the region of the fuel enrichment "B" of the second fuel rod 6012 to that of the second fuel rod 6012.

そして、「Ｂ」の燃料濃縮度を、平均の燃料濃縮度「１」よりも小さく設定し、「Ｃ」の燃料濃縮度を、平均の燃料濃縮度「１」と設定すると、「Ａ」の燃料濃縮度は、平均の燃料濃縮度「１」よりも、大きくなる。 Then, if the fuel enrichment of "B" is set to be smaller than the average fuel enrichment "1" and the fuel enrichment of "C" is set to be lower than the average fuel enrichment "1", then the fuel enrichment of "A" The fuel enrichment becomes larger than the average fuel enrichment "1".

このように、実施例３では、第１燃料棒６０１１の燃料濃縮度「Ａ」を、平均の燃料濃縮度「１」よりも、大きくすることができる。 In this manner, in the third embodiment, the fuel enrichment "A" of the first fuel rod 6011 can be made larger than the average fuel enrichment "1".

実施例３では、第２燃料棒６０１２の下部に、平均の燃料濃縮度「１」よりも、小さい、燃料濃縮度「Ｂ」の燃料を使用し、第１燃料棒６０１１に、平均の燃料濃縮度「１」よりも、大きい、燃料濃縮度「Ａ」の燃料を使用する。 In the third embodiment, fuel with a fuel enrichment "B", which is smaller than the average fuel enrichment "1", is used in the lower part of the second fuel rod 6012, and fuel with the average fuel enrichment "B" is used in the first fuel rod 6011. Use fuel with a fuel enrichment of "A", which is greater than "1".

これにより、実施例３では、平均の燃料濃縮度を維持することができ、平均の燃料濃縮度の低下を抑制することができる。 As a result, in the third embodiment, the average fuel enrichment can be maintained and a decrease in the average fuel enrichment can be suppressed.

実施例３によれば、燃料集合体２００の平均の燃料濃縮度を維持し、最外層に配置される燃料棒２０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、最外層付近に配置される燃料棒２０１の発熱分布を考慮し、最外層から１層内側に配置される燃料棒２０１の除熱性能を向上させることができる。 According to the third embodiment, the cooling water maintains the average fuel enrichment of the fuel assembly 200 and distributes unevenly in the gap formed between the fuel rods 201 arranged in the outermost layer and the channel box 203. 118, and considering the heat generation distribution of the fuel rods 201 arranged near the outermost layer, it is possible to improve the heat removal performance of the fuel rods 201 arranged one layer inside from the outermost layer.

次に、実施例４に記載する燃料集合体７００の水平断面を説明する。 Next, a horizontal cross section of the fuel assembly 700 described in Example 4 will be explained.

図７は、実施例４に記載する燃料集合体７００の水平断面を説明する説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a horizontal cross section of a fuel assembly 700 described in Example 4.

実施例４に記載する燃料集合体７００は、実施例１に記載する燃料集合体２００と比較すると、燃料棒２０１の配置が相違する。 The fuel assembly 700 described in Example 4 is different from the fuel assembly 200 described in Example 1 in the arrangement of fuel rods 201.

図７を使用して、燃料集合体７００における、第１燃料棒７０１１、第２燃料棒７０１２、及び第３燃料棒７０１３の配置を具体的に説明する。第１燃料棒７０１１、第２燃料棒７０１２、及び第３燃料棒７０１３の配置は、以下のとおりである。
（１）第１燃料棒配列２３１（第１列、第１５列）に配置される燃料棒７０１は、１１本全て、第１燃料棒７０１１、
（２）第２燃料棒配列２３２に配置され、第２列、第１４列に配置される燃料棒７０１は、中央部の６本が第１燃料棒７０１１、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第２燃料棒７０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第３燃料棒７０１３、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒７０１１、
（３）第３燃料棒配列２３３に配置され、第３列、第１３列に配置される燃料棒７０１は、中央部の７本が第１燃料棒７０１１、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第２燃料棒７０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第３燃料棒７０１３、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒７０１１、
（４）第２燃料棒配列２３２に配置され、第４列、第１２列に配置される燃料棒７０１は、中央部の８本が第１燃料棒７０１１、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第２燃料棒７０１２、更に、その外側の左右１本づつ（合計２本）が第１燃料棒７０１１、
（５）その他の第２燃料棒配列２３２に配置され、第６列、第８列、第１０列に配置される燃料棒７０１は、１２本全て、第１燃料棒７０１１、
（６）その他の第３燃料棒配列２３３に配置され、第５列、第７列、第９列、第１１列に配置される燃料棒７０１は、１３本全て、第１燃料棒７０１１。 The arrangement of the first fuel rod 7011, the second fuel rod 7012, and the third fuel rod 7013 in the fuel assembly 700 will be specifically described using FIG. 7. The arrangement of the first fuel rod 7011, the second fuel rod 7012, and the third fuel rod 7013 is as follows.
(1) All 11 fuel rods 701 arranged in the first fuel rod array 231 (first row, 15th row) are the first fuel rods 7011,
(2) The fuel rods 701 arranged in the second fuel rod array 232 and arranged in the second row and the fourteenth row are six in the center as the first fuel rods 7011, and one each on the left and right outside of the first fuel rods (total 2 fuel rods) are the second fuel rods 7012, furthermore, one each on the left and right on the outside (total of 2) are the third fuel rods 7013, and furthermore, one on each of the left and right on the outside (total of 2) are the first fuel rods. 7011,
(3) The fuel rods 701 arranged in the third fuel rod array 233 and arranged in the third row and the thirteenth row are seven in the center as the first fuel rods 7011, and one each on the left and right outside of the first fuel rods (total 2 fuel rods) are the second fuel rods 7012, furthermore, one each on the left and right on the outside (total of 2) are the third fuel rods 7013, and furthermore, one on each of the left and right on the outside (total of 2) are the first fuel rods. 7011,
(4) The fuel rods 701 arranged in the second fuel rod array 232 and arranged in the 4th and 12th rows are: eight in the center are the first fuel rods 7011, and one each on the left and right on the outside (total 2 fuel rods) are the second fuel rods 7012, and further, one each on the left and right outside of the first fuel rods (two in total) are the first fuel rods 7011,
(5) All 12 fuel rods 701 arranged in the other second fuel rod array 232 and arranged in the 6th row, the 8th row, and the 10th row are the 1st fuel rods 7011,
(6) All 13 fuel rods 701 arranged in the other third fuel rod array 233 and arranged in the 5th, 7th, 9th, and 11th rows are the first fuel rods 7011.

そして、実施例４では、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１の熱出力が最も高くなるとの知見を考慮する。 In the fourth embodiment, the knowledge that the fuel rods 701 disposed near the four corner portions of the channel box 203 have the highest thermal output is taken into consideration.

つまり、実施例４では、燃料棒７０１は、合計１８４本の燃料棒７０１が配置される燃料集合体７００（以下、この燃料集合体７００を「１８４燃料集合体７００」と称する場合がある。）のチャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に、第２燃料棒７０１２及び第３燃料棒７０１３が配置され、これら以外に、第１燃料棒７０１１が配置される。 That is, in the fourth embodiment, the fuel rods 701 are arranged in a fuel assembly 700 in which a total of 184 fuel rods 701 are arranged (hereinafter, this fuel assembly 700 may be referred to as "184 fuel assembly 700"). A second fuel rod 7012 and a third fuel rod 7013 are arranged near the four corner portions of the channel box 203, and in addition to these, a first fuel rod 7011 is arranged.

なお、実施例４では、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１２及び第３燃料棒７０１３とは、第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第１４列のうち、最外側から２層目及び３層目の左右２本づつ（合計４本）に配置され、第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第１３列のうち、最外側から２層目及び３層目の左右２本づつ（合計４本）に配置され、第２燃料棒配列２３２であって、第４列、第１２列のうち、最外側から１層目の左右１本づつ（合計２本）に配置される燃料棒７０１である。 In the fourth embodiment, the fuel rods 7012 and the third fuel rods 7013 arranged near the four corner portions of the channel box 203 are the second fuel rod array 232, and the second row and the fourteenth row Among them, two fuel rods are placed on the left and right sides of the second and third layers from the outermost side (total 4 rods), and are the third fuel rod array 233, from the outermost side of the third row and the thirteenth row. The second fuel rod array 232 is arranged on the left and right sides of the second and third layers (total 4 rods), and among the fourth and twelfth columns, one on the left and right of the first layer from the outermost side. The fuel rods 701 are arranged one by one (two in total).

また、実施例４では、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１２及び第３燃料棒７０１３とは、第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第１４列のうち、中央部の外側の左右２本づつ（合計４本）に配置され、第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第１３列のうち、中央部の外側の左右２本づつ（合計４本）に配置され、第２燃料棒配列２３２であって、第４列、第１２列のうち、中央部の外側の左右１本づつ（合計２本）に配置される燃料棒７０１である。 Further, in the fourth embodiment, the fuel rods 7012 and the third fuel rods 7013 arranged near the four corner parts of the channel box 203 are the second fuel rod array 232, and the second row and the fourteenth row Of these, two fuel rods are arranged on the left and right sides outside the center part (total 4 rods), and in the third row and the 13th row, two on the left and right sides outside the center part are arranged in the third fuel rod array 233. (total of 4 rods), and in the second fuel rod array 232, fuel rods 701 are arranged in the 4th and 12th rows, one each on the left and right outside of the center (total of 2 rods) It is.

そして、実施例４では、第２燃料棒７０１２の下部の燃料の燃料濃縮度及び第３燃料棒７０１３の下部の燃料の燃料濃縮度は、第１燃料棒７０１１の燃料の燃料濃縮度よりも、低い。更に、実施例４では、第３燃料棒７０１３の下部の燃料の燃料濃縮度は、第２燃料棒７０１２の下部の燃料の燃料濃縮度よりも、低い。 In the fourth embodiment, the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod 7012 and the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the third fuel rod 7013 are higher than the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod 7011. low. Furthermore, in the fourth embodiment, the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the third fuel rod 7013 is lower than the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod 7012.

つまり、燃料棒７０１は、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１に、第２燃料棒７０１２及び第３燃料棒７０１３を使用すると共に、これら以外に配置される燃料棒７０１に、第１燃料棒７０１１を使用する。 In other words, the fuel rod 701 uses the second fuel rod 7012 and the third fuel rod 7013 for the fuel rod 701 arranged near the four corner parts of the channel box 203, and the fuel rods arranged other than these. 701, a first fuel rod 7011 is used.

このように、実施例４では、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１の熱出力が最も高くなるとの知見に基づいて、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１に、第２燃料棒７０１２及び第３燃料棒７０１３を使用する。これにより、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１の除熱性能を向上させることができる。 As described above, in the fourth embodiment, based on the knowledge that the thermal output of the fuel rods 701 arranged near the four corner parts of the channel box 203 is highest, the fuel rods 701 arranged near the four corner parts of the channel box 203 are A second fuel rod 7012 and a third fuel rod 7013 are used for the fuel rod 701 to be arranged. Thereby, the heat removal performance of the fuel rods 701 arranged near the four corner portions of the channel box 203 can be improved.

また、第２燃料棒７０１２は、第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第１４列のうち、中央部の外側の左右１本づつに配置され、第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第１３列のうち、中央部の外側の左右１本づつに配置され、第２燃料棒配列２３２であって、第４列、第１２列のうち、中央部の外側の左右１本づつに配置される。 Further, the second fuel rods 7012 are arranged in the second fuel rod array 232, one each on the left and right outside the center of the second row and the fourteenth row, and are arranged in the third fuel rod array 233. Among the third and 13th rows, one fuel rod is arranged on the left and right sides of the outside of the center, and the second fuel rod array 232 is arranged on the outside of the center of the fourth and 12th rows. One on each side.

また、第３燃料棒７０１３は、第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第１４列に配置される第２燃料棒７０１２の外側の左右１本づつに配置され、第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第１３列に配置される第２燃料棒７０１２の外側の左右１本づつに配置される。 Further, the third fuel rods 7013 are arranged in the second fuel rod array 232, one each on the left and right outside of the second fuel rods 7012 arranged in the second row and the fourteenth row. The fuel rods 7012 are arranged in the array 233, and are arranged one each on the left and right outside of the second fuel rods 7012 arranged in the third and thirteenth rows.

そして、燃料棒７０１は、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に配置される燃料棒７０１であって、チャンネルボックス２０３の中心からチャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分に向かって、内側（説明の便宜上、「コーナ部分の内側」と称する）に第２燃料棒７０１２が配置され、外側（説明の便宜上、「コーナ部分の外側」と称する）に第３燃料棒７０１３が配置される。 The fuel rods 701 are arranged near the four corner parts of the channel box 203, and are arranged inward (in the description) from the center of the channel box 203 toward the four corner parts of the channel box 203. A second fuel rod 7012 is arranged on the outside (referred to as "inside the corner portion" for convenience of explanation), and a third fuel rod 7013 is arranged on the outside (referred to as "outside the corner portion" for convenience of explanation).

これにより、特に、コーナ部分に配置される燃料棒７０１の除熱性能を向上させることができる。 Thereby, the heat removal performance of the fuel rods 701 arranged in the corner portions can be particularly improved.

次に、実施例４に記載する燃料集合体７００に配置される３種類の燃料棒７０１の鉛直断面を説明する
図８は、実施例４に記載する燃料集合体７００に配置される３種類の燃料棒７０１の鉛直断面を説明する説明図である。 Next, vertical cross sections of three types of fuel rods 701 arranged in the fuel assembly 700 described in Example 4 will be explained. FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a vertical cross section of a fuel rod 701. FIG.

実施例４では、燃料棒７０１として、第１燃料棒７０１１（白丸）と、コーナ部分の内側に配置される第２燃料棒７０１２（斜線丸）と、コーナ部分の外側に配置される第３燃料棒７０１３（黒丸）と、を使用する。 In Example 4, the fuel rods 701 include a first fuel rod 7011 (white circle), a second fuel rod 7012 (hatched circle) placed inside the corner portion, and a third fuel rod 7012 placed outside the corner portion. Use bar 7013 (black circle).

第１燃料棒７０１１は、燃料棒７０１の有効長方向（上下方向）において、１つの燃料濃縮度の燃料（１種類の燃料ペレット）が使用され、第２燃料棒７０１２は、燃料棒７０１の有効長方向（上下方向）において、２つの燃料濃縮度の燃料（２種類の燃料ペレット）が使用され、第３燃料棒７０１３は、燃料棒７０１の有効長方向（上下方向）において、第２燃料棒７０１２と同等の２つの燃料濃縮度の燃料（第２燃料棒７０１２と同等の２種類の燃料ペレット）が使用される。 The first fuel rod 7011 uses fuel of one fuel enrichment (one type of fuel pellet) in the effective length direction (up and down direction) of the fuel rod 701, and the second fuel rod 7012 uses the effective length of the fuel rod 701. In the longitudinal direction (vertical direction), fuels with two fuel enrichments (two types of fuel pellets) are used, and the third fuel rod 7013 is the second fuel rod in the effective length direction (vertical direction) of the fuel rod 701. Two fuel enrichments of fuel equivalent to 7012 (two types of fuel pellets equivalent to second fuel rod 7012) are used.

そして、実施例４では、第１燃料棒７０１１の燃料濃縮度「Ａ」の領域は１．８ｍ、第２燃料棒７０１２の燃料濃縮度「Ａ」の領域は１．５ｍ及び燃料濃縮度「Ｂ」の領域は０．３ｍ、第３燃料棒７０１３の燃料濃縮度「Ａ」の領域は１．２ｍ及び燃料濃縮度「Ｂ」の領域は０．６ｍとする。 In Example 4, the region of the fuel enrichment "A" of the first fuel rod 7011 is 1.8 m, the region of the fuel enrichment "A" of the second fuel rod 7012 is 1.5 m, and the region of the fuel enrichment "B" of the second fuel rod 7012 is 1.8 m. '' is 0.3 m, the area of fuel enrichment "A" of the third fuel rod 7013 is 1.2 m, and the area of fuel enrichment "B" is 0.6 m.

つまり、第２燃料棒７０１２と第３燃料棒７０１３とでは、燃料棒７０１の下部の燃料濃縮度「Ｂ」の有効長が相違し、第３燃料棒７０１３の下部の燃料濃縮度「Ｂ」の有効長が、第２燃料棒７０１２の下部の燃料濃縮度「Ｂ」の有効長よりも、長い。 In other words, the second fuel rod 7012 and the third fuel rod 7013 have different effective lengths for the fuel enrichment "B" in the lower part of the fuel rod 701, and the effective length of the fuel enrichment "B" in the lower part of the third fuel rod 7013 is different. The effective length is longer than the effective length of the lower fuel enrichment "B" of the second fuel rod 7012.

そして、第２燃料棒７０１２の上部の核分裂性プルトニウム富化度及び第３燃料棒７０１３の上部の核分裂性プルトニウム富化度は、第１燃料棒２０１１の核分裂性プルトニウム富化度と同等である。 The fissile plutonium enrichment in the upper part of the second fuel rod 7012 and the fissile plutonium enrichment in the upper part of the third fuel rod 7013 are equal to the fissile plutonium enrichment in the first fuel rod 2011.

また、第２燃料棒２０１２の下部の核分裂性プルトニウム富化度及び第３燃料棒７０１３の下部の核分裂性プルトニウム富化度は、第１燃料棒２０１１の核分裂性プルトニウム富化度、第２燃料棒２０１２の上部の核分裂性プルトニウム富化度、第３燃料棒７０１３の上部の核分裂性プルトニウム富化度よりも、低い。 Furthermore, the fissile plutonium enrichment in the lower part of the second fuel rod 2012 and the fissile plutonium enrichment in the lower part of the third fuel rod 7013 are the fissile plutonium enrichment in the first fuel rod 2011 and the fissile plutonium enrichment in the lower part of the third fuel rod 7013. The fissile plutonium enrichment in the upper part of 2012 is lower than the fissile plutonium enrichment in the upper part of the third fuel rod 7013.

また、第３燃料棒７０１３の下部の核分裂性プルトニウム富化度は、第２燃料棒２０１２の下部の核分裂性プルトニウム富化度よりも、低い。 Further, the fissile plutonium enrichment in the lower part of the third fuel rod 7013 is lower than the fissile plutonium enrichment in the lower part of the second fuel rod 2012.

燃料濃縮度「Ｂ」の燃料の核分裂性プルトニウム富化度は、燃料濃縮度「Ａ」の燃料の核分裂性プルトニウム富化度よりも、低い。これにより、第２燃料棒２０１２の下部の燃料の燃料濃縮度及び第３燃料棒７０１３の下部の燃料の燃料濃縮度は、第１燃料棒２０１１の燃料の燃料濃縮度よりも、低い。 The fissile plutonium enrichment of the fuel with fuel enrichment "B" is lower than the fissile plutonium enrichment of the fuel with fuel enrichment "A". As a result, the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod 2012 and the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the third fuel rod 7013 are lower than the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod 2011.

そして、第３燃料棒７０１３の下部の燃料濃縮度「Ｂ」の有効長が、第２燃料棒７０１２の下部の燃料濃縮度「Ｂ」の有効長よりも、長いため、第３燃料棒７０１３の下部の燃料の燃料濃縮度は、第２燃料棒２０１２の下部の燃料の燃料濃縮度よりも、低い。 Since the effective length of the fuel enrichment "B" at the bottom of the third fuel rod 7013 is longer than the effective length of the fuel enrichment "B" at the bottom of the second fuel rod 7012, the effective length of the fuel enrichment "B" at the bottom of the third fuel rod 7013 is longer. The fuel enrichment of the lower fuel is lower than the fuel enrichment of the lower fuel of the second fuel rod 2012.

そして、実施例４では、特に、コーナ部分の外側に配置される燃料棒７０１の熱出力が更に高くなるとの知見を考慮する。 In the fourth embodiment, the knowledge that the thermal output of the fuel rods 701 arranged outside the corner portions is further increased is taken into account.

実施例４では、燃料集合体７００の水平断面における燃料棒７０１の発熱係数は、以下のとおりである。
（１）第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第１４列に配置され、最外層から１層内側の左右１本づつに配置される燃料棒７０１、及び、第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第１３列に配置され、最外層から１層内側の左右１本づつに配置される燃料棒７０１、の平均の発熱係数は、燃料集合体７００の平均の発熱係数の、１．５倍である。
（２）第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第１４列に配置され、最外層から２層内側の左右１本づつに配置される燃料棒７０１、第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第１３列に配置され、最外層から２層内側の左右１本づつに配置される燃料棒７０１、第２燃料棒配列２３２であって、第４列、第１２列に配置され、最外層から１層内側の左右１本づつに配置される燃料棒７０１、第１燃料棒配列２３１（第１列、第１５列）に配置され、左右１本づつに配置される燃料棒７０１、第２燃料棒配列２３２であって、第２列、第４列、第６列、第８列、第１０列、第１２列、第１４列に配置され、最外層の左右１本づつに配置される燃料棒７０１、及び、第３燃料棒配列２３３であって、第３列、第５列、第７列、第９列、第１１列、第１３列に配置され、最外層の左右１本づつに配置される燃料棒７０１、の平均の発熱係数は、燃料集合体７００の平均の発熱係数の、１．３倍である。
（３）第１燃料棒配列２３１（第１列、第１５列）に配置され、左右１本づつに配置される燃料棒７０１を除く部分に配置される燃料棒７０１、の平均の発熱係数は、燃料集合体７００の平均の発熱係数の、１．２倍である。
（４）これら以外に配置される燃料棒７０１の平均の発熱係数は、燃料集合体７００の平均の発熱係数の、０．８倍である。 In Example 4, the heat generation coefficient of the fuel rods 701 in the horizontal cross section of the fuel assembly 700 is as follows.
(1) The second fuel rod array 232 includes fuel rods 701 arranged in the second and 14th rows, one on the left and one on the left and one layer inside from the outermost layer, and a third fuel rod array 233, the average heat generation coefficient of the fuel rods 701 arranged in the third and thirteenth rows, one on the left and one on the left and one layer inside from the outermost layer, is the average heat generation coefficient of the fuel assembly 700. It is 1.5 times the coefficient.
(2) In the second fuel rod array 232, the fuel rods 701 and the third fuel rod array 233 are arranged in the second and 14th rows, one on the left and one on the left and two layers inside from the outermost layer. The fuel rods 701 and the second fuel rod array 232 are arranged in the third row and the 13th row, one on the left and right two layers from the outermost layer, and the second fuel rod array 232 is arranged in the fourth row and the 12th row. The fuel rods 701 are arranged in the first fuel rod array 231 (first row, 15th row), one on the left and one on the left, one layer inside from the outermost layer. Fuel rods 701 and a second fuel rod array 232 are arranged in the second, fourth, sixth, eighth, tenth, twelfth, and fourteenth columns, and are located on the left and right sides of the outermost layer. The fuel rods 701 are arranged one by one, and the third fuel rod array 233 is arranged in the third row, fifth row, seventh row, ninth row, eleventh row, thirteenth row, and the third fuel rod array 233. The average heat generation coefficient of the fuel rods 701 arranged on each side of the outer layer is 1.3 times the average heat generation coefficient of the fuel assembly 700.
(3) The average heat generation coefficient of the fuel rods 701 arranged in the first fuel rod array 231 (first row, 15th row) excluding the fuel rods 701 arranged on the left and right sides is , is 1.2 times the average heat generation coefficient of the fuel assembly 700.
(4) The average heat generation coefficient of the fuel rods 701 arranged other than these is 0.8 times the average heat generation coefficient of the fuel assembly 700.

なお、燃料棒７０１の発熱係数が高いほど、燃料棒７０１の熱出力が高くなる。そして、発熱係数は、燃料棒７０１に使用される燃料の燃料濃縮度を調整することにより、設定することができる。 Note that the higher the heat generation coefficient of the fuel rods 701, the higher the thermal output of the fuel rods 701. The heat generation coefficient can be set by adjusting the fuel enrichment of the fuel used in the fuel rods 701.

実施例１では、燃料集合体２００の水平断面における燃料棒２０１の発熱係数は、燃料集合体２００の最外周のどの間隙に隣接していても一様に設定される。一方、実施例４では、燃料集合体７００の水平断面における燃料棒７０１の発熱係数は、隣接する間隙の大きさに応じて設定される。 In the first embodiment, the heat generation coefficient of the fuel rods 201 in the horizontal cross section of the fuel assembly 200 is set uniformly regardless of which gap in the outermost periphery of the fuel assembly 200 the fuel rods 201 are adjacent to. On the other hand, in Example 4, the heat generation coefficient of the fuel rods 701 in the horizontal cross section of the fuel assembly 700 is set according to the size of the adjacent gap.

このように、実施例４では、チャンネルボックス２０３の４つのコーナ部分の近傍に、第２燃料棒７０１２及び第３燃料棒７０１３を配置し、これら以外に、第１燃料棒７０１１を配置し、コーナ部分の内側に第２燃料棒７０１２を配置し、コーナ部分の外側に第３燃料棒７０１３を配置する。 As described above, in the fourth embodiment, the second fuel rod 7012 and the third fuel rod 7013 are arranged near the four corner parts of the channel box 203, and in addition to these, the first fuel rod 7011 is arranged, and A second fuel rod 7012 is placed inside the section, and a third fuel rod 7013 is placed outside the corner section.

そして、実施例４では、燃料集合体７００の下部において、第１燃料棒７０１１の燃料の燃料濃縮度を高く設定し、第２燃料棒７０１２の燃料の燃料濃縮度を、第１燃料棒７０１１の燃料の燃料濃縮度よりも、低く設定し、第３燃料棒７０１３の燃料の燃料濃縮度を、第２燃料棒７０１２の燃料の燃料濃縮度よりも、低く設定する。なお、燃料棒７０１の燃料の燃料濃縮度が高いほど、燃料棒７０１の熱出力が高い。 In the fourth embodiment, in the lower part of the fuel assembly 700, the fuel enrichment of the first fuel rod 7011 is set high, and the fuel enrichment of the fuel of the second fuel rod 7012 is set to be higher than that of the first fuel rod 7011. The fuel enrichment of the fuel in the third fuel rod 7013 is set lower than the fuel enrichment of the fuel in the second fuel rod 7012. Note that the higher the fuel enrichment of the fuel in the fuel rod 701, the higher the thermal output of the fuel rod 701.

これにより、実施例４によれば、特に、コーナ部分の外側に配置される燃料棒７０１の除熱性能を向上させることができる。 As a result, according to the fourth embodiment, it is possible to particularly improve the heat removal performance of the fuel rods 701 arranged outside the corner portions.

そして、実施例４によれば、最外層に配置される燃料棒７０１とチャンネルボックス２０３との間に形成される間隙に偏在して流通する冷却水１１８の流れを抑制し、最外層付近に配置される燃料棒７０１の発熱分布を考慮し、コーナ部分に配置される燃料棒７０１の除熱性能を向上させることができる。 According to the fourth embodiment, the flow of the cooling water 118 unevenly distributed in the gap formed between the fuel rods 701 arranged in the outermost layer and the channel box 203 is suppressed, and the cooling water 118 is arranged near the outermost layer. In consideration of the heat generation distribution of the fuel rods 701, it is possible to improve the heat removal performance of the fuel rods 701 arranged at the corner portions.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments are specifically explained to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.

また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置換することもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加することもできる。また、各実施例の構成の一部について、それを削除し、他の構成の一部を追加し、他の構成の一部と置換することもできる。 Furthermore, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with a part of the configuration of another embodiment. Furthermore, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is also possible to delete a part of the configuration of each embodiment, add a part of another configuration, or replace it with a part of another configuration.

１００…低減速スペクトル沸騰水型原子炉、１０１…原子炉圧力容器、１０２…炉心シュラウド、１０３…炉心、１０４…シュラウドヘッド、１０５…気水分離器、１０６…蒸気乾燥器、１０７…上部格子板、１０８…炉心支持板、１０９…燃料支持金具、１１０…制御棒案内管、１１１…制御棒駆動機構、１１３…インターナルポンプ、１１４…ダウンカマ、１１５…主蒸気配管、１１６…給水配管、１１７…インペラ、１１８…冷却水、２００、５００、７００…燃料集合体、２０１、７０１…燃料棒、２０１１、６０１１、７０１１…第１燃料棒、２０１２、６０１２、７０１２…第２燃料棒、７０１３…第３燃料棒、２０３…チャンネルボックス、２０４…制御棒、２１１、２１２、２１３、２１４…側壁部、２２０、２２１、２２２、２２３、５２０、５２１、５２２…間隙、２２４…水ギャップ、２３１、５３１…第１燃料棒配列、２３２、５３２…第２燃料棒配列、２３３…第３燃料棒配列、４０４…タイロッド、４０５…スペーサ、４０６…第２燃料棒２０１２の下部、４０７…下部タイプレート、４０８…ハンドル、４０９…上部タイプレート、４１０…第１燃料棒２０１１の下部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100...Low moderation spectrum boiling water reactor, 101...Reactor pressure vessel, 102...Reactor core shroud, 103...Reactor core, 104...Shroud head, 105...Steam water separator, 106...Steam dryer, 107...Upper grid plate , 108... Core support plate, 109... Fuel support fitting, 110... Control rod guide tube, 111... Control rod drive mechanism, 113... Internal pump, 114... Downcomer, 115... Main steam piping, 116... Water supply piping, 117... Impeller, 118... Cooling water, 200, 500, 700... Fuel assembly, 201, 701... Fuel rod, 2011, 6011, 7011... First fuel rod, 2012, 6012, 7012... Second fuel rod, 7013... Third Fuel rod, 203...Channel box, 204...Control rod, 211, 212, 213, 214...Side wall portion, 220, 221, 222, 223, 520, 521, 522...Gap, 224...Water gap, 231, 531...No. 1 fuel rod array, 232, 532... second fuel rod array, 233... third fuel rod array, 404... tie rod, 405... spacer, 406... lower part of second fuel rod 2012, 407... lower tie plate, 408... handle , 409... Upper tie plate, 410... Lower part of the first fuel rod 2011.

Claims (10)

三角格子状に配置される複数の燃料棒と、前記燃料棒を配置する四角筒状のチャンネルボックスと、を有する燃料集合体であって、
前記燃料棒は、中央領域に配置される第１燃料棒と、その周囲に配置される第２燃料棒と、更に、その周囲に配置される前記第１燃料棒とを、有し、
前記第１燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、１つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第２燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、２つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第２燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度は、前記第１燃料棒の燃料の燃料濃縮度よりも、低いことを特徴とする燃料集合体。 A fuel assembly comprising a plurality of fuel rods arranged in a triangular lattice shape and a square cylindrical channel box in which the fuel rods are arranged,
The fuel rod includes a first fuel rod disposed in a central region, a second fuel rod disposed around the central region, and further the first fuel rod disposed around the first fuel rod,
the first fuel rod has one fuel enrichment in the effective length direction of the fuel rod;
The second fuel rod has two fuel enrichments in the effective length direction of the fuel rod,
A fuel assembly characterized in that the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod is lower than the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod. 請求項１に記載する燃料集合体であって、
前記第２燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度は、前記第１燃料棒の燃料の燃料濃縮度と同等であることを特徴とする燃料集合体。 The fuel assembly according to claim 1,
A fuel assembly characterized in that the fuel enrichment of the fuel in the upper part of the second fuel rod is equal to the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod. 請求項２に記載する燃料集合体であって、
前記第２燃料棒の上部の核分裂性プルトニウム富化度は、前記第１燃料棒の核分裂性プルトニウム富化度と同等であり、前記第２燃料棒の下部の核分裂性プルトニウム富化度は、前記第１燃料棒の核分裂性プルトニウム富化度及び前記第２燃料棒の上部の核分裂性プルトニウム富化度よりも、低いことを特徴とする燃料集合体。 The fuel assembly according to claim 2,
The fissile plutonium enrichment in the upper part of the second fuel rod is equal to the fissile plutonium enrichment in the first fuel rod, and the fissile plutonium enrichment in the lower part of the second fuel rod is equal to the fissile plutonium enrichment in the lower part of the second fuel rod. A fuel assembly characterized in that the fissile plutonium enrichment of the first fuel rod and the fissile plutonium enrichment of the upper part of the second fuel rod are lower. 請求項２に記載する燃料集合体であって、
前記第１燃料棒を、最外層の１層のみに配置し、前記第２燃料棒を、最外層から１層内側の１層のみに配置することを特徴とする燃料集合体。 The fuel assembly according to claim 2,
A fuel assembly characterized in that the first fuel rods are arranged only in one outermost layer, and the second fuel rods are arranged only in one layer one layer inside from the outermost layer. 請求項１に記載する燃料集合体であって、
前記第２燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度は、前記第１燃料棒の燃料の燃料濃縮度よりも低く、前記第２燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度は、前記第２燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度よりも低いことを特徴とする燃料集合体。 The fuel assembly according to claim 1,
The fuel enrichment of the fuel in the upper part of the second fuel rod is lower than the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod, and the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod is lower than the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod. A fuel assembly characterized in that the fuel enrichment of the fuel in the upper part of the fuel assembly is lower than that of the fuel in the upper part of the fuel assembly. 請求項５に記載する燃料集合体であって、
前記第１燃料棒の燃料の燃料濃縮度をＡ、前記第２燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度をＢ、前記第２燃料棒の上部の燃料の燃料濃縮度をＣ、前記第２燃料棒の本数をＮ１、全ての燃料棒の本数をＮ２と、前記第２燃料棒の下部の燃料濃縮度の領域の長さ及び前記第２燃料棒の上部の燃料濃縮度の領域の長さの和をＬ１と、前記第２燃料棒の下部の燃料濃縮度の領域の長さＬ２と、する場合、
Ａ＝Ｃ×｛１＋（１－Ｂ）×（Ｎ１／Ｎ２）×（Ｌ２／Ｌ１）｝
であることを特徴とする燃料集合体。 The fuel assembly according to claim 5,
The fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod is A, the fuel enrichment of the fuel in the lower part of the second fuel rod is B, the fuel enrichment of the fuel in the upper part of the second fuel rod is C, and the second fuel The number of rods is N 1 , the number of all fuel rods is N 2 , the length of the lower fuel enrichment region of the second fuel rod, and the length of the upper fuel enrichment region of the second fuel rod. When the sum of the lengths is L1 and the length of the fuel enrichment region at the bottom of the second fuel rod is L2 ,
A=C×{1+(1-B)×(N 1 /N 2 )×(L 2 /L 1 )}
A fuel assembly characterized by: 三角格子状に配置される複数の燃料棒と、前記燃料棒を配置する四角筒状のチャンネルボックスと、を有する燃料集合体であって、
前記燃料棒は、前記チャンネルボックスの４つのコーナ部分の近傍に配置される第２燃料棒及び第３燃料棒と、これら以外に配置される第１燃料棒とを、有し、
前記第１燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、１つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第２燃料棒及び第３燃料棒は、前記燃料棒の有効長方向において、２つの燃料濃縮度の燃料を有し、
前記第２燃料棒及び第３燃料棒の下部の燃料の燃料濃縮度は、前記第１燃料棒の燃料の燃料濃縮度よりも、低いことを特徴とする燃料集合体。 A fuel assembly comprising a plurality of fuel rods arranged in a triangular lattice shape and a square cylindrical channel box in which the fuel rods are arranged,
The fuel rod includes a second fuel rod and a third fuel rod arranged near the four corner parts of the channel box, and a first fuel rod arranged other than these,
the first fuel rod has one fuel enrichment in the effective length direction of the fuel rod;
The second fuel rod and the third fuel rod have two fuel enrichments in the effective length direction of the fuel rod,
A fuel assembly characterized in that the fuel enrichment of the fuel in the lower portions of the second fuel rod and the third fuel rod is lower than the fuel enrichment of the fuel in the first fuel rod. 請求項７に記載する燃料集合体であって、
前記第３燃料棒の下部の燃料濃縮度の有効長が、前記第２燃料棒の下部の燃料濃縮度の有効長よりも、長いことを特徴とする燃料集合体。 The fuel assembly according to claim 7,
A fuel assembly characterized in that an effective length of fuel enrichment at a lower portion of the third fuel rod is longer than an effective length of fuel enrichment at a lower portion of the second fuel rod. 請求項８に記載する燃料集合体であって、
前記第２燃料棒が、コーナ部分の内側に配置され、
前記第３燃料棒が、コーナ部分の外側に配置されることを特徴とする燃料集合体。 The fuel assembly according to claim 8,
the second fuel rod is located inside the corner portion;
A fuel assembly characterized in that the third fuel rod is arranged outside a corner portion. 請求項１に記載する燃料集合体を有することを特徴とする沸騰水型原子炉。 A boiling water nuclear reactor comprising the fuel assembly according to claim 1.
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