JPH01176983A

JPH01176983A - 燃料集合体

Info

Publication number: JPH01176983A
Application number: JP63000378A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yamashita; 淳一山下; Takaaki Mochida; 持田　貴顕; Taro Ueki; 植木　太郎; Osamu Yokomizo; 修横溝; Yukihisa Fukazawa; 深沢　幸久
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-01-06
Filing date: 1988-01-06
Publication date: 1989-07-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、燃料集合体に係り、特に沸騰水型原子炉に適
用して核燃料物質の消費を節約するのに好適な燃料集合
体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の沸騰水型原子炉は、特開昭５４−１２１３８９号
公報に記載されているように、中性子の減速を促進させ
るために冷却水のみが流れる管（以下、水ロッドと称す
る）を有する燃料集合体を炉心内に装荷している。この
ような水ロッドの使用は、従来の沸騰水型原子炉の運転
条件下では、ウラン原子に対する水素原子の数が多いほ
ど反応度が高く、炉心に装荷された核燃料物質を有効に
活用できる。

しかし、さらに核燃料物質の有効活用を図るためには、
核燃料物質の燃焼に伴って炉心内の水素原子数を変えた
ほうがよい。

特開昭５７−１２５３９０号公報及び特開昭５７−１２
５３９１号公報は、その１つの方法を示している。すな
わち、これらの公報は、低速中性子吸収水押棒及びこの
水押棒よりも反応度価値が大きいステンレス鋼にて構成
される中速中性子吸収水押棒を設け。

これらの水押棒の炉心内への挿入量を制御して炉心内の
冷却水量を調節することを述べている。水押捧が、炉心
内の水素原子数を変える手段である。

水押捧の炉心内への挿入量を増すと炉心内の冷却水量が
減り、この挿入量を減らすと炉心内の冷却水量が増加す
る。以上述べた方法は種類の異なる水押捧を新たに設け
、駆動手段にて水押捧を操作しなければならなく、構造
、操作上複雑になる。

このような問題を解決するための静的な手段を用いた燃
料集合体が特開昭６１−３８５８９号公報に示されてい
る。この公報は、水素原子数を変える手段として燃料集
合体の水ロッド内にウラン２３５濃度の低い燃料棒を設
置し、この燃料棒のウラン２３５の消失前後における水
ロッド内のボイド量の変化を利用することを記載してい
る。

また、水押捧のような新たな操作手段を設ける必要のな
い方法として、炉心を流れる冷却水流量を調節する方法
がある。燃料サイクル始めの炉心を流れる冷却水流量を
少なくし、燃料サイクル途中からその冷却水流量を増や
すものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

炉心内の水素原子数を該燃料物質の燃焼に伴って変えた
場合の利点を以下に説明する。

第１２図は、沸騰水型原子炉に用いられる代表的な燃料
集合体について横軸に燃焼度、縦軸に反応度の一つの指
標である無限増倍率をとって特性を示したものである。

２本の線はいずれも同一の燃料集合体であるが、破線は
燃料集合体内の冷却材流路における蒸気泡の体積率（ボ
イド率）を−定（ボイド率３０％）にして燃焼させた場
合を、実線は最初高ボイド率（ボイド率５０％）で運転
して途中でボイド率を下げた（ボイド率３０％）場合を
示す。第１２図より明らかなように、始めボイド率を高
くして燃焼させて後でボイド率を下げた方が、より高い
燃焼度を得ることができる。

これは、ボイド率が高く、ウラン原子数に対する水素原
子数の比が小さい、すなわち水素原子数が小さいほう力
１、中性子の平均速度が大きく、ウラン２３８に吸収さ
れやすいためである。沸騰水型原子炉で用いられる該燃
料物質中には、ウラン２３５とウラン２３８とが含まれ
ており、ウラン２３８が該燃料物質全体の数％で大部分
をウラン２３８が占めている。このうち、中性子を吸収
して核分裂を生じるのは主にウラン２３５のみであり、
ウラン２３８はほとんど核分裂を生じない。

したがって、ウラン２３５が燃焼によって減少すると反
応度は低下する。

しかし、ウラン２３８も核分裂によって生じる高エネル
ギの中性子を吸収するとプルトニウム２３９に変わる。

プルトニウム２３９は、ウラン２３５と同じく、減速さ
れた熱中性子を吸収して核分裂を起こす。ボイド率が高
い程、中性子のエネルギが高くてウラン２３８からプル
トニウム２３９に転換される割合いが大きく、ウラン２
３５及びプルトニウム２３９の核分裂が抑制される。

従って、ボイド率が高い程、ウラン２３５とプルトニウ
ム２３９の総量の減少が遅い６ただし、ボイド率が高いと、反応度の絶対値は低い。こ
のため、ボイド率が高いままでは、ボイド率が低い場合
に比べて反応度が臨界を維持できる最低レベルに早く達
してしまう。そこで、その時点でボイド率を下げると、
中性子の減速効果が増し、高ボイド率一定で燃焼した場
合に比べてウラン２３５及びプルトニウム２３９の核分
裂が増し、反応度はより高くなる。従って、臨界に必要
な最低反応度になるまで、該燃料物質に含まれる核分裂
性物質をより長く燃焼させることができる。

以上述べたことが、核分裂性物質の燃焼に伴ってボイド
率を変化させることにより核燃料物質の有効活用を図る
原理であって、スペクトルシフト運転と呼ばれる。

構造の単純な水ロッド内に静的手段を設ける方法及び炉
心を流れる冷却水流量（炉心流量という）を変えること
によって炉心内の水素原子数を変更する方法は、いずれ
も、炉心のボイド率の変化幅があまり大きくとれないと
いう問題があり、実際の原子炉に適用が困難である。

第１３図は炉心流量に対する炉心平均ボイド率の依存性
を示すものである。炉心流量は、下限を熱的限界によっ
て制限され、上限を再循環ポンプ能力および流動振動に
よって制限されている。従って、沸騰水型原子炉が定格
の熱出力を出している状態では、定格の１００％炉心流
量を中心に、ある狭い範囲でしかボイド率を変化させる
ことができない。例えば、炉心流量を変化できる幅を７
０〜１２０％までとすると、ボイド率の変化幅は約１１
％となる。

また特開昭６１−３８５８９号公報に示されるように水
ロッド内に燃焼に伴って発熱量の低下する発熱体（核燃
料物質）を置いた構造では、水ロッド内のボイド率は高
々３０％程度しか変化しない。水ロッド内の水は冷却に
寄与しないので、水ロッドの燃料集合体内に占める横断
面積はあまり大きくできない。仮りに燃料集合体内の冷
却水流路の３割を水ロッドの横断面積にあてたとしても
、３０％のボイド率変化は燃料集合体全体にならすと９
％（３０％Ｘ０．３）に相当する。また、発熱体として
濃縮度の低い燃料棒を用いているので、構造が複雑であ
り、製造が面倒である。

より大きなボイド率変化幅を達成するには、水ロッド内
の流量を極端に大きく変化させるか、あるいは水ロッド
内の核燃料物質の発熱量をもつと大幅に変化させるかす
れば良いが、そのような大幅な流量９発熱量の変化を可
動部なしに行うことはできない。可動部をつけた場合、
信頼性に問題が生じ、また機構が複雑となる等の問題が
ある。

本発明の目的は、単純な構造で過渡状態にも対応でき内
部の平均ボイド率を大幅に変化させることが可能な燃料
集合体を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、燃料集合体の下端部に抵抗体を設け、水
ロッドが、抵抗体より下方の領域に開口した冷却材流入
口を有する冷却材上昇流路と、冷却材上昇流路に連絡さ
れて、抵抗体よりも上方の領域に開口した冷却材吐出口
を有し、しかも冷却材上昇流路内における冷却材の流れ
方向とは逆に冷却材を下方に導く冷却材下降流路とを備
えていることによって達成できる。

但し、この際、冷却材上昇流路の水平断面の全断面積と
冷却材下降流路の水平断面の全断面積については、核的
特性を考慮して設計する必要がある。

〔作用〕

冷却材上昇流路及び下降流路を備えた本水ロッド内の冷
却材の状態変化（水、又は、蒸気）と炉心流量との関係
を以下に示す。既に説明した通り、定格の熱出力運転時
には、炉心流量を操作できる幅は、７０％〜１２０％内
である。炉心流量を最低の７０％とすると、第７図に示
す水ロッドの上昇流路２は、燃料集合体の下端部に設け
である抵抗体６での圧力損失に、相当する位置圧損の高
さまで水で充され、その上部及び下降流路３は、全体が
蒸気で充たされている。炉心流量を大きくするに従がい
、抵抗体での圧力損失も大きくなり、上昇流路内の水で
充たされる領域も、徐々に上昇し、炉心流量がある値に
達すると、上昇流路内での水位は、上昇流路上端に達す
る。さらに炉心流量を増やすと、水が下降流路内を下降
し始め、蒸気で充たされていた下降流路は、水に変わっ
ていく。

従って、サイクル初期から後半近くまで、炉心流量を低
流量（７０％〜８０％）で運転することにより、水ロッ
ドの上昇流路の上部及び下降流路は、蒸気で充たされて
いるため原子炉内のボイド率を高く、プルトニウムへの
転換を大きくできる。

サイクル後半には、逆に炉心流量を高流量（１００％〜
１２０％）にすることにより、蓄積したプルトニウムを
利用することにより反応度増加が可能となるので、燃料
の経済性を向上させることができる。

さて、水ロッドの冷却材上昇流路及び下降流路の水平断
面の全断面積は、核特性を考えて設計する必要がある。

炉心流量を大きくし、上昇流路内の水で充たされている
領域が、上昇流路の上端に達する炉心流量から、流量を
急激に大きくすると、下降流路内に水が流れ込む（流れ
落ちる）ため、下降流路内は、急激にボイドから水に変
化する。そのため、炉心に、大きな反応度が投下される
。即ち、燃料内の水素原子数対ウラン原子数比（以後Ｈ
／Ｕと略記する）は、下降流路が、蒸気から水に変化す
るので（水素密度が大きくなるため）大きくなる。

Ｈ／Ｕと燃料の反応度は、第３図に示す様に、Ｈ／Ｕが
大きくなると反応度も大きくなる。制御棒価値ミニマイ
ザは、制御棒引抜シーケンスを監視することにより、制
御棒の最大価値を１．５％Δに以下にしなければならな
い。下降流路が、蒸気から水に変化した際に、投入され
る反応度が、上記１．５％以下とするためには、第３図
よりＨ／Ｕ必要がある。さて、Ｈ／Ｕを１．０増加させ
ることは、燃料ペレットの全断面の４．２７３　割に相
当する領域を、蒸気から水に変えることに相当する。従
って、水ロッドの冷却材下降路の全断面積と燃料ペレッ
トの全断面積との比は、安全上、０．４５　ｍ　０．４
２７３＝　０．２０以下にする必要がある。

炉心流量を最低の７０％より、大きくしていくと、水ロ
ッドの上昇流路内の水で充たされる軸方向高さは、炉心
流量の増加と共に上昇していく。

この上昇流路内の蒸気から水への変化による反応度差は
、制御棒の操作によって制御、できる範囲内にする必要
がある。

通常、定格運転時に炉心内に挿入される制御棒数は、制
御棒同士の隣接をさけるため、１／４以下の本数にする
必要がある。第２図に示す様な、燃料集合体の対向する
２つのコーナ部に、十字翼型制御棒が配置された原子炉
において、全制＃棒の価値は、約３８％Δに程度である
。従って、全制御棒の１／４の本数では、約９％Δにと
なる。

反応度９％Δには、第３図より、Ｈ／Ｕが２．７変化す
ることに相当する。依って、水ロッドの上昇流路の全断
面積は、上昇流路が蒸気から水に変化した際のＨ／Ｕの
増加が、２．７　以下に、燃料ペレットの全断面積に対
する比では、２．７本０．４２７３＝　１　、１５　以
下にする必要がある。

〔実施例〕

本発明の詳細な説明する前に、本発明の詳細な説明する
。第７図は、その構造を示している。

基本的には、燃料集合体の下部に設けられた抵抗体（例
えば下部タイプレート）よりも下方の領域に冷却材流入
口が開口した冷却材上昇流路２と、この冷却材上昇流路
内を流れる冷却材流を反転させて下方に導き、しかも冷
却材吐出口５が抵抗体６よりも上方の領域に開口した冷
却材下降流路３とを有する水ロッド１を、燃料集合体に
設けたものである。抵抗体６には、複数の冷却材流通孔
７が設けられている。

抵抗体６に設けられた冷却材流通孔７を流れる冷却材（
冷却水）の流量が変化すると、抵抗体６より下方の領域
と抵抗体６より上方の領域との間の差圧ΔＰが変化する
。縮流抗大による差圧は冷却水流量のほぼ２乗に比例す
るので、たとえば抵抗体６を通過する冷却水流量が８０
％から１２０％に変わったとすると、差圧ΔＰは約２．
２５倍になる。

一方、水ロッド１内の冷却水量と水ロッド１における出
入口間の差圧（冷却材流入口４と冷却材吐出口５との間
の差圧との関係は第８図に示すようになる。冷却水流量
を零から増加させると水ロッド１の出入口間の差圧は極
大値に達し、さらに冷却水流量を増加すると水ロッド１
の出入口間の差圧は−たん極小になったのち単調に増加
する。

これは、第９図に示した現象に起因している。第９図（
ａ）は第８図の８点での水ロッド内の状態を示し、第９
図（ｂ）は第８図のＴ点での、及び第９図（Ｑ）は第８
図のＵ点での水ロッド１内の状態をそれぞれ示している
。

水ロッド１内の冷却水も、水ロッド１の周囲にある燃料
棒から照射される中性子及びガンマ線によって、０．５
〜２　Ｗ／ｃＪ程度の割合で発熱する。

水ロッド１内を流れる冷却水の流量が非常に少ない場合
（第８図の８点の状態）は、水ロッド１内の冷却水が中
性子等の照射によって発熱するとともに蒸発し、この蒸
気が第９図（ａ）に示すように冷却材上昇流路２及び冷
却材下降流路３の上部に充満する。冷却材上昇流路２内
には液面ＬＬができ、水ロッド１の出入口間の差圧はこ
の液面′Ｌ１と水ロッド１の冷却材吐出口５（冷却材下
降流路３の出口）の液面Ｌ２の静水頭差によって発生す
る。冷却材上昇流路２内に流入する冷却水流量は、蒸気
になって冷却材吐出口５から流出する流量とバランスす
る。

冷却水流量を第８図の８点から増加していくと、冷却材
上昇流路２内への冷却水の流入量が冷却水の蒸発量を上
回わる。このような場合（例えば第８図のＴ点）には第
９図（ｂ）に示すように冷却水が冷却材下降流路３内を
流下する。このとき、冷却水上昇流路２内の静水頭の一
部分が冷却材下降流路３内を流れる冷却水の重量によっ
て打消されるため、水ロッド１の出入口間の差圧は極大
値Ｓｏよりも減少する。しかし、さらに冷却水流量を増
加すると、冷却材流入口２から流入した未飽和水は冷却
材上昇流路２及び冷却材下降流路３内で沸騰が抑制され
たまま（ボイド率が著しく低減された状態で）冷却材吐
出口５から流出する（第８図のＵ点の状態、第９図（Ｃ
））。このため冷却材上昇流路２及び冷却材下降流路３
内はほとんど単相流となる。従って、第９図（ａ）の状
態で冷却材上昇流路２及び冷却材下降流路３内の冷却材
吐出口５のレベルにおける各静水頭は打消し合ってそれ
らの静水頭差が非常に小さくなる。しかし、水ロッド１
内を流れる冷却水流量が大きいため、摩擦や冷却水流れ
の反転による圧力損失が増大し、水ロッド１の出入口間
の差圧は再び上昇する。

以上述べた現象によって、水ロッド１の出入口間の差圧
の変化量が少なくても、水ロッド１内の冷却水流量の変
化幅は非常に大きくなり、ボイド率の変化幅も著しく増
大する。

従って、例えば炉心流量が８０％の時における水ロッド
１の出入口間の差圧が第８図の極小値Ｔｏに対応する水
ロッド１の出入口間の差圧以下で、炉心流量１２０％の
時における水ロッド１の出入口間の差圧が第８図の極大
値ＳＯに対応する水ロッド１の出入口間の差圧を超える
ように抵抗体６の抵抗を調節しておけば、燃料集合体内
を流れる冷却水流量（炉心流量）の変化によって大幅な
ボイド率変化を実現することができる。上記の例で炉心
流量８０％は極大値Ｓｏよりも左側、好ましくは第８図
のＱ点（極小値Ｔｏと同じ出入口間の差圧）よりも左側
にあり、炉心流量１２０％は極小値Ｔｏよりも右側、好
ましくは第８図のＲ点（極大値ＳＯと同じ出入口間の差
圧）よりも右側にある。

以上述べた原理を利用した本発明の好適な一実施例、す
なわち沸騰水型原子炉に適用する燃料集合体を第１図、
第４図、及び第５図に基づいて説明する６本実施例の燃料集合体は第１図に示すように、１４Ｘ１
４配列で構成され、燃料棒及び水ロッドの本数は、それ
ぞれ１６０本、９本である。燃料棒１１は、外径１０．
３２ｎｎ、厚さ０．６７ｎｗｎの被覆管と直径８．８０
ｎｗｕの燃料ペレットより構成される。水ロッド１９は
、外管の外径２９．７０ｍｍ。

内管の外径９．６６ｍ＋＋＋の２重管より構成され、厚
さは共に１．０２＋ｎｍである。バンドル１７は、長さ
１９７．７１ｎｍ、肉厚２．８０１１Ｗｌである。従っ
て、燃料ペレットの全断面積は、９７３１．４ａｍ”　
、水ロッドの上昇流路の全断面積は、４７４８．４ｍｍ
ｚ、また、下降流路の全断面積は、４１０．４ｍｍ”と
なる、また、炉心は、第２図に示す様に、上記燃料集合
体と十字翼型制御棒より構成される。

第４図に示すように本実施例の燃料集合体１゜は、燃料
棒１１．上部タイプレート１２．下部タイプレート１３
．燃料スペーサ１６．チャンネルボックス１７、及び水
ロッド１８からなっている。

燃料棒１１の上下端部は、上部タイプレート１２及び下
部タイプレート１３にて保持される。水ロッド１９も、
両端部が上部タイプレート１２及び下部タイプレート１
３に保持される。燃料スペーサ１６は、燃料集合体１０
の軸方向に幾つか配置され、燃料棒１１相互間の間隙を
適切、な状態に保持している。燃料スペーサ１６は、水
ロッド１９にて保持される。チャンネルボックス１７は
、上部タイプレート１２に取付けられ、燃料スペーサ１
６で保持された燃料棒１１の束の外周を取囲んでいる。

下部タイプレート１３は、上端部に燃料棒支持部１４を
有し、しかも燃料棒支持部１４の下方に空間１５を有し
ている。燃料棒支持部１４が、燃料棒１１及び水ロッド
１９の下端部を支持している。燃料棒１１は、第５図に
示すように上部端栓３１及び下部端栓３２にて両端が密
封された被覆管３０内に多数の燃料ペレット３３を装荷
したものである。ガスプレナム３４が、被覆管３０内の
上端部に形成される。水ロッド１９の直径（後述する外
管２１の外径）は燃料棒１１の直径よりも大きく、水ロ
ッド１９は燃料集合体１０の横断面の中央部に配置され
ている。

水ロッド１９の詳細構造を第６図により説明する。水ロ
ッド１９は、内管２０、外管２１及びスペーサ２２から
構成される。外管２１と内管２０とは同心円状に配置さ
れ、外管２１が内管２０の外周を取囲んでいる。外管２
１の上端はカバ一部２３にて密封されており、カバ一部
２３の上部が上部タイプレート１２内に挿入されて保持
される。

カバ一部２３は、内管２０の上端との間に間隙を形成す
るように内管２０の上端を被っている。内管２０の上端
部は、水ロッド１９の軸心から放射状に配置された板状
のスペーサ２２を介して外管２１の内面に固定される。

内管２０と外管２１の間の環状部分の下端部は、封鎖部
２４を貫通してそれよりも下方に突出している。この環
状部分の下端部は、下部タイプレート１３の燃料支持部
１４を貫通し冷却水流入口２８となっている。冷却水流
入口２８は、下部タイプレート１３の空間１５に開口し
ている。環状部分が冷却材上昇流路２５である。内管２
０の内部が冷却下降流路２６である。内管２０の下端の
封鎖部３５で反転して外周斜め上方へ冷却水吐出口２９
が環状に形成されている。冷却水吐出口２９は、燃料支
持部１４よりも上方に開口している１本実・施例では、
燃料支持部１４が第７図に示す抵抗体６の機能を有して
いる。冷却水上昇流路２５と冷却水下降流路２６とは、
水ロッド１９の上端部に形成された反転部２７によって
連絡されている。このように水ロッド１９は、内部に冷
却水上昇流路２５．冷却水下降流路２６９反転部２７か
らなる逆Ｕ字状の冷却水流路を有している。

本実施例の燃料集合体１０を沸騰水型原子炉の炉心内に
装荷して運転を行うと、下部タイプレート１３の空間に
流れ込んだ冷却水の大部分は燃料支持部１４に設けられ
た貫通孔１８（第６図）を通って炉心に装荷された燃料
集合体１ｏの燃料棒１１間に直接導入される。下部タイ
プレート１３の空間に流入した冷却水の残りの大部分は
、冷却水流入口２８から水ロッド１９の冷却水上昇路２
５内に流入する。このとき内管２０内の液面の高さは冷
却水の燃料支持部の貫通孔１８での圧力損失に比例する
。燃料支持部１４．内管２０及び外管２１の仕様を、定
格炉心流量の７０％のときに内管２０の液面高さが内管
２０の高さの１／２弱になるようにすれば、圧力損失は
流量の２乗に比例するから定格炉心流量のときには差圧
が（１００／７０）”＝２．０４倍ニナリ内管２０内は
冷却水で満たされボイド率が大幅に変化し大幅な中性子
スペクトルシフトが実現し、Ｐｕの蓄積と燃焼による燃
料経済性の向上が可能となる。

さて、水ロッドの上昇流路の全断面積と燃料ペレットの
全断面積との比は０．０４２　、下降流路の全断面積と
燃料ペレットの全断面積との比は０．４８８　であり、
共に先に示した核特性主呼るべき値０．２，１．１５以
下であり問題ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、流量を変化させることによって、過渡
特性上の問題を生ずることなしに、燃料集合体内の平均
ボイド率を大幅に変化させて、核燃料物質の有効利用を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す燃料集合体の水平断
面図、第２図は、上記燃料集合体を装置した炉心の水平
断面図、第３図は、水素対ウラン比と反応度の関係図、
第４図は、本発明の一実施例を示す燃料集合体の縦断面
図、第５図は、第４図に示された燃料棒の部分断面図、
第６図は、第４図に示された水ロッドの部分断面図、第
７〜９図は、本発明に用いられた水ロッドの原理を示す
説明図、第１０図は、スペクトルシフトの効果を示す図
、第１１図は、炉心流量と炉心平均ボイド率の関係図。６・・・抵抗体、１０・・・燃料集合体、１９・・・水
ロッド、２５・・・冷却水上昇流路、２６・・・冷却水
下降流路。１０、、、　　人牙く粁峯くシ≧イオζ矯Ｚ　口 ≠３　■ 一＋ｌ＋、口半　５　の３１Ａ−・・ザ又プレナ久２ｑ、・−没＃３−＊姓れ口第１０Ｐ磨　８０寮１０　のｐＥｒ先風　（？ＷＤ／丁）や　１１０大声Ｊｔ；ｉ六と−１（２２）

Claims

【特許請求の範囲】１、複数の燃料棒と、下端部に設けられた抵抗体と、前
記抵抗体よりも下方で開口して前記抵抗体よりも上方に
伸び前記燃料棒間に配置された冷却材上昇流路及び前記
冷却材上昇流路に連絡されて前記抵抗体よりも上方で開
口し前記冷却材上昇流路にて導かれた冷却材を下方に導
く冷却材下降流路を有する水ロッドとを備え、燃料有効
長部における水平断面において、上記水ロッド内の冷却
材下降流路の全断面積と上記燃料ペレットの全断面積と
の比が、０．２０以下であることを特徴とする燃料集合
体。２、特許請求の範囲第１項記載の燃料集合体において、
燃料有効長部における水平断面において、水ロッド内の
冷却材上昇流路の全断面積と燃料ペレットの全断面積と
の比が、１．１５以下であることを特徴とする燃料集合
体。３、複数の燃料棒と、下端部に設けられた抵抗体と、前
記抵抗体よりも下方で開口して前記抵抗体よりも上方に
伸び前記燃料棒間に配置された冷却材上昇流路及び前記
冷却材上昇流路に連絡されて前記抵抗体よりも上方で開
口し前記冷却材上昇流路にて導かれた冷却材を下方に導
く冷却材下降流路を有する水ロッドとを備え、燃料有効
長部における水平断面において、上記水ロッド内の冷却
材上昇流路の全断面積と上記燃料ペレットの全断面積と
の比が、１．１５以下であることを特徴とする燃料集合
体。４、複数の燃料棒と、下端部に設けられた抵抗体と、前
記抵抗体よりも下方で開口して前記抵抗体よりも上方に
伸び前記燃料棒間に配置された冷却材上昇流路及び前記
冷却材上昇流路に連絡されて前記抵抗体よりも上方で開
口し前記冷却材上昇流路にて導かれた冷却材を下方に導
く冷却材下降流路を有する水ロッドとを備え、上記水ロ
ッドの冷却材下降流路内の流体が蒸気から水に変化した
際の水素原子数対ウラン原子数比（Ｈ／Ｕ）の変化が、
０．４５以下であることを特徴とする燃料集合体。５、複数の燃料棒と、下端部に設けられた抵抗体と、前
記抵抗体よりも下方で開口して前記抵抗体よりも上方に
伸び前記燃料棒間に配置された冷却材上昇流路及び前記
冷却材上昇流路に連絡されて前記抵抗体よりも上方で開
口し前記冷却材上昇流路にて導かれた冷却材を下方に導
く冷却材下降流路を有する水ロッドとを備え、上記水ロ
ッドの冷却材上昇流路内の流体が、蒸気から水に変化し
た際の水素原子数対ウラン原子数比（Ｈ／Ｕ）の変化が
、２．７以下であることを特徴とする燃料集合体。６、特許請求の範囲４記載の燃料集合体において、水ロ
ッドの冷却材上昇流路内の流体が、蒸気から水に変化し
た際の水素原子数対ウラン原子数比（Ｈ／Ｕ）の変化が
２．７以下であることを特徴とする燃料集合体。