JPH03206997A - 圧力管型原子炉 - Google Patents

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、重水減速圧力管型の原子炉に係り、特に原子
炉の運転制御上重要な反応度係数を改善し、経済性を向
上するに好適な圧力管型原子炉に関する。

〔従来の技術〕

従来の圧力管型原子炉においては、例へば特開昭５５−
９４１９０号公報に記載のように、基本的にはカランド
リアタンク内に圧力管を正方形格子状に配列されている
。このような原子炉の炉心の制御性を向上させるため、
特開昭５８−３４３８６号公報に記載のように、圧力管
の正方形格子状の配列を基本に、炉心内に入れられる制
御棒や計装案内管を配置していない圧力管格子配置の相
互間隔を狭くするか、特開昭４９−１０３０９１号公報
に記載のように、減速材中に炭素捧を配置するか、特開
昭６１−２６８９１号公報に記載のように、圧力管と重
水管とを交互に配列する構造が提案されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術を適用した圧力管型原子炉にあっては、炉
心性能評価が複雑であったり、経済性についての配慮が
十分でなく、カランドリアタンクが大きくなり、コスト
アップする等の問題点があった。

本発明の目的は、カランドリアタンクの寸法を大きくす
ることなく、重水対燃料体積比の値を適切にするととも
に、出力係数や冷却材ボイド係数等の反応度係数をより
負側の値にして、自己制御性および運転性能を向上させ
た圧力管型原子炉を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達或するため、本発明に係る圧力管型原子
炉は、核燃料及び冷却材を収納した圧力管を圧力管と同
心の少くとも１本のカランドリア管に収容し、それぞれ
のカランドリア管と制御棒とを重水減速材を保有するカ
ランドリアタンク内に配列した圧力管型原子炉において
，それぞれのカランドリア管を格子間隔αの正方形格子
状に配列するとともに、それぞれの圧力管の内径Ｐとそ
れぞれのカランドリア管の外径Ｃとを、Ｐ≧０．５立及
びＣ−Ｐ≦０．２ｌのそれぞれの関係式を満足する寸法
に定めた構或とする。

あるいは，それぞれのカランドリア管を、格子間隔Ｑの
正三角形格子状に配列するとともに、それぞれの圧力管
の内径Ｐとそれぞれのカランドリア管の外径Ｃとを、Ｐ
≧０，４ｌ及びｃ−ｐ≦０．３　Ｑのそれぞれの関係式
を満足する寸法に定めた構成でも良い。

また、核燃料は、複数の燃料棒よりなるクラスタ状の燃
料集合体で形成され、燃料集合体あたりのそれぞれの燃
料棒の本数が少くとも３０本である構成とする。

さらにそれぞれの制御棒の少くとも一部に、ボイズン管
を用いた構戊でも良い。

そしてカランドリア管の外径Ｃを、少くとも２種類の寸
法で形或し、少くとも１種類のカランドリア管の外径Ｃ
と圧力管の内径Ｐとを、格子間隔企に応して請求項１又
は２記載の関係式を満足する寸法に定めた構威でも良い
。

また核燃料を燃料被覆管に納めた複数本の燃料棒からな
る圧力管型原子炉用燃料集合体においては、中央部又は
中央部に隣接する少くとも↓本の燃料棒を削除し、重水
を封入した少くとも１本の重水封入管を設けた構或とす
る。

さらに圧力管型原子炉用燃料集合体は，中央部に、それ
ぞれの燃料棒より太径の重水封入管を設けるとともに、
それぞれの燃料棒とほぼ同一径の重水封入管又は軽水を
収納した少くとも１本の管を、それぞれの燃料棒と置換
した位置に配設した構或でも良い。

そして圧力管型原子炉用燃料集合体の重水封入管は、内
部の一部の重水を排除して気体領域部を設けてある構成
、または重水封入管は、内部の一部の重水を排除して気
体領域部を設け、気体領域部に気体又はＨｅを満してあ
る構威、さらに重水封入管又は軽水を収納した管は、ジ
ルカロイ又はジルコニウム・ニオブ合金で形或されてい
る構或でも良い。

〔作用〕

本発明によれば、圧力管型原子炉のカランドリア管外径
と圧力管内径とをカランドリア管の格子間隔に応じて関
係式により求めるため、重水対燃料体積比が適切でかつ
冷却材ボイド係数をより負側の値として経済的なそれぞ
れの寸法が決定される。

また、燃料集合体あたりの燃料棒本数ｎが大きい場合、
燃料集合体の中央部に減速材の多い領域（重水封入管等
の配設）を設けることにより、冷却材ボイド係数をより
負側の値とするとともに、燃料の燃焼効率を高め、燃料
の経済値とするとともに、燃料の燃焼効率を高め、燃料
の経済性を向上させる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明する。

第１図に示すように、核燃料（燃料ペレット）２４を燃
料被覆管２３に納めた燃料棒２ｌ及び冷却材２２を収納
した圧力管３をこの圧力管３と同心の少くとも１本のカ
ランドリア管工に収容し、それぞれのカランドリア管１
と制御棒（制御棒案内管）４とを重水減速材１０を保有
するカランドリアタンク２（第９図）内に配列した圧力
管型原子炉において、それぞれのカランドリア管１を格
子間隔αの正方形格子状に配列するとともに、それぞれ
の圧力管３の内径Ｐとそれぞれのカランドリア管１の外
径Ｃとを、Ｐ≦０．５　Ｑ及びＣ−Ｐ≦０．２Ｒのそれ
ぞれの関係式を満足する寸法に定めた構或である。

あるいは、それぞれのカランドリア管ｌを，格子間隔α
の正三角形格子状に配列するとともに、それぞれの圧力
管３の内径Ｐとそれぞれのカランドリア管王の外径Ｃと
を、Ｐ≧０．４　Ｑ及びＣ−Ｐ≦０．３　Ｑのそれぞれ
の関係式を満足する寸法に定めた構或でも良い。

まず、重水対燃料体積比の最適化による改善の原理を説
明する。

圧力管３を正方形格子状に配列した構或の圧力管上本あ
たりに割り当てらｈる重水量（重水減速材量）は、第５
図の断面図に示すように、断面積で考えて斜線を施した
面積Ｓ２で表され、次式で求められる。

ただし、Ｑ２＝格子間隔 Ｃ２＝カランドリア管外径（直径） また、正三角形格子状に配列した圧力管３のｌ本あたり
に割り当てられる重水量は、第６図の断面図に示すよう
に、斜線を施した面積Ｓエで表され、次式で求められる
。

ただし、α、＝格子間隔 Ｃ１＝カランドリア管外径（直径） 一方、圧力管１本あたりに挿入される燃料体積は、第ｌ
図の断面図の斑点を施したクラスタ状の燃料集合体の面
積Ｆで表され、次式で求められる。

Ｆ　＝　ｎ　ｘ　ｒ２・・ｌ３） ただし　ｎ＝圧力管上本あたりの燃料棒本数ｒ＝燃料ペ
レット半径 したがって、重水対燃料体積比（Ｄ／Ｆ）は、次式で求
められる。

圧力管を正方形格子状に配列した構或について，Ｄ／Ｆ
＝Ｓ２／Ｆ＝（Ｑ２−一Ｃ２）／ｎ７ｃｒ２・・（４）
４ 圧力管を正三角形格子状に配列した構或について、 Ｄ／Ｆ＝Ｓ，／Ｆ＝　−ｆ８　（Ｑ１−−Ｃ，）　／　
２　ｎ　πｒ２−（５）４ 通例使われる重水減速炉の設計範囲では、第７図に示す
ように重水対燃料体積比が小さくなると、冷却材ボイド
反応度係数が小さく（より負側に）なる（自己制御性が
向上する）傾向がある。また、第８図に示すように、重
水対燃料体積比が小さくなると、中性子増倍係数が小さ
くなる傾向があるが、一般に、中性子増倍係数が大きい
ほど、燃料の燃焼度を大きくとれる（燃料の経済性がよ
い）利点がある。

したがって、通例は以上の効果を考慮して、適切な重水
対燃料体積比が選択される。

ここで、燃料ペレット２４の半径、圧力管３内の径およ
び圧力管３の１本あたりの燃料棒２１の本数について，
技術的に容易でとくに経済上興味のある範囲として， 燃料ペレットの半径ｒ　：　０．４〜０．７ｃｍ圧力管
内径Ｐ：１２〜１５ａｍ 圧力管工本あたりの燃料棒本数ｎ：３０以上を考えるこ
とにする。

資本費の低減による経済性の向上の観点から、１本の圧
力管から得られる熱出力（出力密度）を大きくすること
が得策である。上記の燃料ペレット径の範囲では、ｉ本
の燃料棒から得られる熱出力の上限は熱的制限条件から
ほぼ同一である。

したがって，圧力管あたりの燃料棒本数をより多くした
方が圧力管１本あたりに得られる出力が大きく得策であ
る。そこで、燃料ペレットの半径ｒを小さくし、圧力管
あたりの燃料棒本数ｎを増加させることを考える。

さて，燃料棒の燃料被覆管２３の肉厚は、主として燃料
の最大燃焼度と炉内滞在期間とによって決まるため、通
例、燃料ペレット２４の径にかかわらずほぼ一定と考え
ねばならない。また、燃料の冷却の観点から、隣り合う
燃料棒間の最小間隙寸法（通例約２ｎｍ）は、出力密度
の増大とともに大きくすることはあっても、小さくする
ことは、通例、困難である。

それ故、圧力管内径Ｐを一定とすると、圧力管１本あた
りの燃料の体積（断面積で考えて）Ｆ＝ｎπｒ２は、燃
料棒本数ｎが大きくなるほど、燃料ベレットの半径ｒが
小さくなるため小さくなる。

重水対燃料体積比を最適化するにあたって、このことを
考慮し、燃料棒本数ｎを大きくするとき，重水対燃料体
積比が大きくなり過ぎないように留意することが重要で
ある。

通例、圧力管型原子炉では，第９図および第１０図に示
すように，制御棒案内管４または中性子計装配管５が正
方形格子状に配列された４本のカランドリア管ｌで囲ま
れた中央位置に配置され、これらのカラントリア管１、
制御棒案内管４及び中性子計装配管５は第｛ｌ図に示す
ように，カランドリアタンク２内に重水を保有できるよ
うに，上部管板６および下部管板７と、十分な機械的強
度をもって密封接合されなければならない。この密封接
合には、通例、ロールド・ジョイント技法が用いられ、
その強度の確保の観点から第１０図に示す最小間隙距離
は、通例、最大口径の管であるカランドリア管ｌの外径
の１７４以上の距離が必要とされる。それ故、容易に格
子間隔αを小さくすることはできない。

これらを式で表わすと次のようになる。

最小間隙距離δはリガメント巾と呼ばれ、第１０図から
明らかなように，次式で表わされる。

δ＝　（＃　Ｑ　−Ｃ−ａ）　／２　　　　　　−（６
）ただし、ａ＝格子間隔、Ｃ＝カランドリア管外径ａ＝
制御棒案内管外径 最大口径の管（通例，カランドリア管）の外径Ｃと最小
間隙距離δとの比ｋは、リガメント比と呼ばれ次式で定
義される。

ｋ＝Ｃ／δ （６）式を代入すると、 ｋ＝２ｃ／　（　ｉ　Ｒ−Ｃ−ａ）　　　　　　・　（
７）（４），（７）式より、氾を消去すると、カランド
リア管の外径Ｃをあらわす次式が得られる。

・・・（８） また，（７）式より、格子間隔立は次式であらわされる
。

２ ｎ＝（（ｉ＋］こ）Ｃ＋ａ）／７Σ　　　　　　　　・
・（９）以下に、圧力管が正方形格子状に配列され、格
子間に制御棒が配置された圧力管型の原子炉について、
重水対燃料体積比の最適な範囲を選び、燃料ペレットの
半径ｒ，集合体あたりの燃料棒本数ｎ等を与え，圧力管
，カランドリア管及び格子間隔を設計する手順を第１２
図の重水減速圧力管型原子炉の設計手順の一例に示す。

ここで、各ブロックの括弧内数字は作業の流れの順番、
ブロック間につけた矢印は、数値の引渡し（入力）を表
わす。

ブロック（１）、燃料棒の設計において、燃料ペレット
の半径ｒ、燃料被覆管の間隙寸法，燃料被覆管肉厚を決
めることにより、燃料棒外径が定まる。

ブロック（２）、燃料集合体の設計において、集合体あ
たりの燃料棒本数ｎ，燃料棒間の最小間隙寸法を決める
ことにより、燃料集合体の外径が定まる。

ブロック（３）、圧力管の設計において、圧力管と燃料
集合体の間隙寸法を決めることにより、圧力管内径Ｐが
定まる。さらに、圧力管肉厚を決めることにより、圧力
管外径が定まる。

ブロック（４）、核特性の設計において、重水対燃料体
積比Ｄ／Ｆを定める。

ブロック（５）、構造の設計において，リガメント比ｋ
，制御棒案内管外径を定める。

ブロック（６），カランドリア管の設計において，ブロ
ック（１）から（５）までに定められた燃料ペレットの
半径ｒ，集合体あたりの燃料棒本数ｎ，重水対燃料体積
比Ｄ／Ｆ，リガメント比ｋ及び制御棒案陶管外径ａを、
（８）式に代入してカランドリア管外径Ｃが求まる。さ
らに、カランドリア管の肉厚を決めることにより，カラ
ンドリア管内径、圧力管とカランドリア管の間隙寸法が
定まる。

ブロック（７）、格子間隔の設計において、カランドリ
ア管外径Ｃ，制御棒案内管外径ａ，リガメント比ｋを、
（９）式に代入して格子間隔αが定まる。

ここで、前述のように、燃料ペレットの半径ｒ，圧力管
内径Ｐ，圧力管１本あたりの燃料棒本数ｎについて、技
術的に容易でかつ特に経済上興味のある範囲として、 燃料ペレットの半径ｒ：０．４〜０．７ａｎ圧力管の内
径Ｐ：ｌ２〜１５ａｏ 圧力管ｌ本あたりの燃料棒本数ｎ：３０本以上を考える
。

この範囲の代表例として、圧力管１本あたりの燃料棒本
数ｎに関し、３６本、６０本、９０本の３ケースについ
て、圧力管の内径Ｐが１２〜１５印に納まるように、重
水対燃料体積比Ｄ／Ｆを８近傍にし、第１２図の手順で
設計した例を第１３図に示す。

このような計算を多くの例について実施すると、実用面
で、経済効果を最も発揮できる格子パラメータ（ｐ，ｃ
，　Ｑ）の選定範囲は、圧力管内径Ｐと格子間隔氾の比
Ｐ／Ｑが Ｐ／Ｑ≧０．５　　　　　　　　　　　　・・（１０）
の条件をみたし、さらに、カランドリア管外径Ｃと圧力
管内径Ｐの差（ｃ−ｐ）と格子間隔息の比（Ｃ−Ｐ）／
Ｉｌｔが （Ｃ−Ｐ）／Ｑ≦０．２　　　　　　　　・・・（ｌ１
）の条件をみたす範囲にあることがわかる。

逆に、格子パラメータ（ｐ，ｃ，氾）が（１０）式およ
び（１１）式をみたす範囲で、構造設計条件を考慮に入
れて、詳細設計を実施すれば、容易に核特性上および経
済上ともにすぐれた設計ができる。

また，圧力管を正三角形格子状に配列した圧力管型原子
炉では、正方形格子状配列より相対的に重水量が少ない
ため、その分、圧力管径に余裕を生し、圧力管の内径Ｐ
を格子間隔の４０％以上に選定することができる。

次に、一般に、圧力管１本あたりの燃料棒数ｎを大きく
すると、ボイド係数（冷却材ホイド反応度係数）がより
正側になる傾向がある。

これは、圧力管の中心に向うほど減速された中性子東密
度が小さくなるためであり、圧力管中央および中央に近
い燃料棒を削除し、圧力管中央位置に、重水減速材の領
域を設けることにより、ボイド係数がより正側になるの
を防止することができる。

この圧力管中央の重水領域は圧力管内の中央に近い側の
燃料棒の出力を増大せしめるので燃料の燃焼効率を増加
させる効果もある。

さらに、燃料棒本数が大きい場合、圧力管中央の重水領
域に加えて、さらに数本の燃料棒に代えて、燃料棒と同
じ径の軽水を収納した管を設けることにより、中性子経
済のよい重水と、減速効果の大きい軽水の特長を併用し
て，上述の効果をいっそう発揮することができる。

ここで、本発明の実施例を適用した設計値について説明
する。

第１図は本発明による一実施例を示すためのもので、圧
力管３が正方形格子状に配列された単位格子の１／４象
限を示している。圧力管３あたりに装荷されている燃料
棒２１の本数は９０本であって圧力管３の中心は燃料集
合体構或用のタイロッド２７である。燃料ペレットの半
径ｒは４．７ｍ、燃料棒２１の外径は１１．２ｍｍで、
燃料被覆管２３（材質ジルカロイ）の肉厚は０．７５ｎ
＋ｍである。燃料棒２１間の最小間隙２．１ｍと、燃料
集合体出入れのために必要な圧力管３と燃料集合体との
間隙を確保すると、圧力管ｌの内径Ｐは１４８ｍ＋ｎと
なる。つぎに圧力管３（材質ＺｒＮｂ合金）の肉厚、圧
力管３とカランドリア管１の間隙及びカランドリア管１
（材質ジルカロイ）の肉厚を決めることにより、カラン
ドリア管１の外径Ｃは２００ｎｎとなる。さらに、重水
対燃料体積比の適切な範囲で、カランドリア管１と制御
棒案内管４（外径９’　．　４．　ａｍ　）との間の最
小間隙（５．１．ａｎ）及びリガメント比（３．６７）
を考慮すると、格子間隔Ｑとして２８．５ａｍが求まる
。

この実施例では、圧力管内径は格子間隔の５２％で、カ
ランドリア管の外径と圧力管の内径の差は格子間隔の１
８％であり、重水対燃料体積比は７．９８が達或されて
いる。

この炉心部の格子条件で、電気出力１００万ｋＷ級の発
電所を設計すると、圧力管本数は６４８本あればよく、
炉心部の寸法は高さ３．７ｍ、直径９，１ｍであり．従
来（３６本燃料使用）にくらへて圧力管本数を１／２程
度にでき、炉心直径も小さくなるため、資本費が低減し
経済性が著しく向上するとともに重水対燃料体積比が最
適化され、冷却材ボイド反応度係数がわずか負になる範
囲で使用することになり運転性（自己制御性）も向上す
る。

さらに経済性を向上するために、圧力管あたりの燃Ｎ捧
本数を大きく選定する際、圧力管内径全格子寸法に対し
、実用範囲の条件を考慮すると５０％以上とし，カラン
トリア管の外径と圧力管の内径の差を格子間隔の２０％
以下とすることが必要でこの条件を達或することにより
大きな効果が得られる。

本発明の他の実施例を第２図を参照しながら説明する。

本実施例は圧力管中央部の燃料棒を削除し、圧力管中央
部に重水減速材領域を設けたものである。

重水減速材領域を構或するため、ジルカロイ又はジルコ
ニウム・ニオブ合金で形成した円筒管（重水封入管）２
５内に重水を封入し、上部にＨｅを充てんした気体領域
部を設け、重水の熱膨張および放射線による分解ガスの
発生による圧力上昇に対し余裕をもたせている。

第１図に示す実施例と圧力管，カランドリア管、格子間
隔及び燃料ペレットのそれぞれの径を同一とした場合、
燃料棒本数が７２本と少なくなるが、圧力管中心に近い
燃料の出力が上昇するため、ボイト係数をより負側にす
る効果と、内側の燃科捧の出力が上昇し、燃焼度も向上
する効果がある。

ついで本発明の他の実施例を第３図を参照しながら説明
する。

圧力管３中央部近傍の燃料棒２１を削除し、中心に重水
封入管２５を設けるとともに、さらに、外径が燃料棒２
１と等しく軽水を封入したジルカロイまたはジルコニウ
ム・ニオブ合金製の管２６を、圧力管３の中央部に近い
複数本の燃料棒２ｌに代えて設けたものである。この実
施例では燃料棒２１は８０本である。中性子経済のよい
重水を主体に、減速効果の大きい軽水を併用し、削除す
る燃料棒の本数を少なくし、圧力管中央部に近い燃料棒
の出力の上昇による冷却材ボイド反応度係数の改善と出
力密度の向上を図った構成である。

さらに本発明の他の実施例を第４図を参照しながら説明
する。

第４図は圧力管が正方形格子状に配列された単位格子の
１７４象限を示している。圧力管３あたりに装荷されて
いる燃料棒２１の本数は３６本で圧力管３の中心に燃料
集合体構或用のタイロツド２７が設けてある。燃料ペレ
ノト２４の半径は６．５ｍ、燃料棒２上の外径は１５．
１ｍ、燃料被覆管２３（材質ジルカロイ）の肉厚は０．
９ｎｎである。燃料棒間の最小間隙２．１ｍと圧力管と
燃料集合体の間隙３．↓ｍを確保し、圧力管内径を１２
３ｍとする。つぎに、圧力管肉厚、圧力管とカランドリ
ア管の間の間隙およびカランドリア管の肉厚を決めるこ
とにより、カランドリア管の外径が１６８ａｍとなる。

さらに、重水対燃料体積比の適切な範囲で、カランドリ
ア管と制御棒案内管（外径９２ｍ）の最小間隙（４３．
２ｎｍ）を考慮すると、格子間隔として２４５ｍｍが求
まる。

この実施例では、圧力管内径は格子間隔の５０％で、カ
ランドリア管の外径と圧力管の内径の差は格子間隔の１
８％であり、重水対燃料体積比は７．９が達成されてい
る。

なお、いずれの実施例においても、それぞれの制御棒の
少くとも一部に、ポイズン管（管内にボロンなどの中性
子吸収物質の溶液を納め、その濃度を変えることにより
、中性子束密度を制御する設（ｉｌＩ）を用いた構或で
も良い。

〔発明の効果〕

本発明の圧力管型原子炉によれば、圧力管内径を正方形
格子状配列の格子間隔の５０％以上，カランドリア管の
外径と圧力管の内径の差を格子間隔の２０％以下に設定
、また正三角形格子配列では圧力管内径を格子間隔の４
０％以上、カランドリア管外径と圧力管の内径の差を格
子間隔の３０％以下に設定することにより、重水対燃料
体積比を適切に設定でき、冷却材ボイド係数をより負側
の値にして、原子炉固有の自己制御性を向上できる。と
くに、圧力管あたりの燃料棒本数を７２〜９０本とした
場合、圧力管１本あたりの出力密度を約２倍にできるた
め圧力管本数を約半分にでき，炉心直径も大巾に削減で
き、カランドリアタンクを小さくできるため、経済的に
有利となる。

また、圧力管中央に重水減速材領域を設けることを併用
すれば、上記の効果が一層高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による正方形状格子の１／４
単位格子を示す横断面図、第２図〜第４図は本発明の他
の実施例の１７４単位格子を示す横断面図、第５図は正
方形格子配列を説明する図、第６図は正三角形格子配列
を説明する図、第７図はボイド反応度係数と重水対燃料
体積比との関係を示す図、第８図は中性子増倍係数と重
水対燃料体積比の関係を示す図、第９図はカランドリア
管の配列を示すカランドリアタンクの平面図、第↓Ｏ図
はカランドリア管と制御棒案内管との関係を示す図、第
ｌ１図はカランドリアタンクの縦断面図、第１２図は本
実施例の設計手順を示すブロック図、第工３図は本実施
例の設計例を示す図である。 ｌ・・・カランドリア管、２・・カランドリアタンク、
３・・・圧力管、４・・・制御棒案内管、５・・・中性
子計装配管、６・・・上部管板、７・・下部管板、８・
・カランドリア管と制御棒案内管との最小間隙、１０・
・・重水減速材、２１・・・燃料棒（核燃料）、２２・
・・冷却材，２３・・・燃料被覆管、２４・・燃料ペレ
ット、２５・・重水封入管， ２６・・・軽水収納管、 ２　７ ・タ イロソド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、核燃料及び冷却材を収納した圧力管を該圧力管と同
   心の少くとも１本のカランドリア管に収容し、それぞれ
   のカランドリア管と制御棒とを重水減速材を保有するカ
   ランドリアタンク内に配列した圧力管型原子炉において
   、それぞれのカランドリア管を格子間隔ｌの正方形格子
   状に配列するとともに、それぞれの圧力管の内径Ｐとそ
   れぞれのカランドリア管の外径Ｃとを、Ｐ≧０．５ｌ及
   びＣ−Ｐ≦０．２ｌのそれぞれの関係式を満足する寸法
   に定めたことを特徴とする圧力管型原子炉。 ２、それぞれのカランドリア管を、格子間隔ｌの正三角
   形格子状に配列するとともに、それぞれの圧力管の内径
   Ｐとそれぞれのカランドリア管の外径Ｃとを、Ｐ≧０．
   ４ｌ及びＣ−Ｐ≦０．３ｌのそれぞれの関係式を満足す
   る寸法に定めたことを特徴とする請求項１記載の圧力管
   型原子炉。 ３、核燃料は、複数の燃料棒よりなるクラスタ状の燃料
   集合体で形成され、該燃料集合体あたりのそれぞれの燃
   料棒の本数が少くとも３０本であることを特徴とする請
   求項１又は２記載の圧力管型原子炉。 ４、それぞれの制御棒の少くとも一部に、ポイズン管を
   用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記
   載の圧力管型原子炉。 ５、カランドリア管の外径Ｃを、少くとも２種類の寸法
   で形成し、少くとも１種類のカランドリア管の外径Ｃと
   圧力管の内径Ｐとを、格子間隔ｌに応じて請求項１又は
   ２記載の関係式を満足する寸法に定めたことを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれか１項記載の圧力管型原子炉。 ６、核燃料を燃料被覆管に納めた複数本の燃料棒からな
   る圧力管型原子炉用燃料集合体において、中央部又は該
   中央部に隣接する少くとも１本の前記燃料棒を削除し、
   重水を封入した少くとも１本の重水封入管を設けたこと
   を特徴とする圧力管型原子炉用燃料集合体。７、中央部
   に、それぞれの燃料棒より太径の重水封入管を設けると
   ともに、それぞれの燃料棒とほぼ同一径の重水封入管又
   は軽水を収納した少くとも１本の管を、それぞれの燃料
   棒と置換した位置に配設したことを特徴とする請求項６
   記載の圧力管型原子炉用燃料集合体。 ８、重水封入管は、内部の一部の重水を排除して気体領
   域部を設けてあることを特徴とする請求項６又は７記載
   の圧力管型原子炉用燃料集合体。 ９、重水封入管は、内部の一部の重水を排除して気体領
   域部を設け、該気体領域部に気体を満してあることを特
   徴とする請求項６又は７記載の圧力管型原子炉用燃料集
   合体。 １０、重水封入管は、内部の一部の重水を排除して気体
   領域部を設け、該気体領域部にＨｅを満してあることを
   特徴とする請求項６又は７記載の圧力管型原子炉用燃料
   集合体。 １１、重水封入管又は軽水を収納した管は、ジルカロイ
   又はジルコニウム・ニオブ合金で形成されていることを
   特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項記載の圧力管
   型原子炉用燃料集合体。