JPH03223696A - 燃料集合体 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、軽水炉に適用される燃料集合体に係り、特に
スペクトルシフト運転を行うための減速材案内部材の構
成を改良した燃料集合体に関する。

（従来の技術） 従来、例えば沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲという）等の
軽水炉に適用される燃料集合体として、第１７図に示す
ように、ウォータロッドやウォータクロス等の減速材案
内部材を有するものが知られている。

すなわち、燃料集合体１は角筒状のチャンネルボックス
２内に燃料バンドル３を収容した構成とされている。燃
料バンドル３は複数の燃料棒４を、例えば８行８列の正
方格子状に配列したものとされ、その中央部に燃料棒４
よりも太径な減速材案内部材としてのウォータロッド５
が配置され、これらが軸方向に多段に配設された偏平角
筒状のスペーサ６により結束されている。

また各燃料棒４およびウォータロッド５の上端部には上
部端栓７が、下端部には下部端栓８がそれぞれ固着され
、さらに、上部端栓７が上部タイプレート９に、下部端
栓８が下部タイプレート１０にそれぞれ支持されている
。

下部タイプレート１０には、その開口１０ａから減速材
および冷却材としての機能を併有する炉水が図中矢印に
示すように内部に導入され、各燃料棒４相互間の間隙を
下から上方へ向けて昇流し、その際に各燃料棒４から放
出される熱を除去する一方で、加熱されて炉心上部へ流
れ、気液二相流となる。

そして、ウォータロッド５はその下端部の取入口５ａよ
り炉水を内部へ導入し、軸方向上方へ案内して排出口５
ｂより外部へ流出させ、各燃料棒４の上端部に案内する
。ここで、炉水は主として減速材として作用し、緩やか
に炉心下部からその上方へ流れ、炉心上部で上記気液二
相流と合流して混合される。なお、チャンネルボックス
２の外周部およびウォータクロス（図示せず）によって
も、炉水がウォータロッド５同様に炉心上部へ案内され
る。

ところで、ＢＷＲでは、原子炉出力が冷却材流量（再循
環流量）と図示しない制御棒の炉心への挿脱によって制
御される。制御棒は近年では原子炉出力制御のために使
用される頻度が比較的少なく、主として冷却材流量の制
御によって出力制御が行なわれている。

これは燃料集合体１に対する熱的インパクトを低減し、
燃料棒４の健全性を確保する上でＢＷＲ特有の優れた制
御手段であることはよく知られている。

また、チャンネルボックス２内ではボイド（気泡）が燃
料集合体１上部へ行くほど多くなり、燃料集合体１の発
熱部上端付近ではボイド率が７０％を超えることもあり
、燃料集合体１の下端よりやや上方がボイド発生の最下
位量である。

そして、従来の燃料集合体１は、燃料棒４の健全性を確
保するために、その出力分布を、運転サイクルの初期か
ら末期まで全期間に亘って軸方向になるべく−様な状態
にする必要があった。

しかし、最近では燃料棒４の燃料被覆管内面にバリア層
を設けることにより、燃料棒４の健全性を著しく向上さ
せているので、運転サイクル全期間を通して軸方向出力
分布をなるべく一定かつ平坦に保つ必要性が緩和された
。

ＢＷＲでは本来、炉心の上方へ行くに従ってボイド率が
高くなるので、出力分布は運転サイクル初期（以下ＢＯ
Ｃという）で燃料集合体の下部に歪む。

一方、運転サイクル末期（以下ＥＯＣという）では燃料
集合体の下部の核分裂性核種濃度が燃焼により減耗し、
燃料集合体上部ではボイドにより減耗が遅れるとともに
ボイドによるスペクトル硬化のためにプルトニウムがよ
り多く蓄積され、そのために、炉心下方で出力が低下し
、燃料集合体上部で高くなる挙動を示している。

（発明が解決しようとする課題） このような本来の性質をなるべく利用するのが燃料の経
済性として優れているが、従来では燃料健全性の確保な
いし向上のために、燃料集合体下部に、より多くの可燃
性毒物を配置したり、燃料集合体上部の燃料濃度を高め
るなどにより対処してきた。これらは中性子経済の悪化
を招き、あるいは燃料の燃焼残りによる燃料経済性の悪
化を招いていた。

また、燃料経済性の向上のために、このような対処を行
なわない場合には、ＥＯＣにおける出力分布に過度の歪
みが生じ、このため燃料健全性に支障をきたすおそれが
あり、これを避けるためには原子炉出力を降下させなけ
ればならず、結果的に原子力発電所のプラントとしての
経済性が低下する問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、燃料
経済性を向上できるとともに、プラント経済性の向上も
図れる燃料集合体を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段および作用）上述した原子
炉の自然現象的な性質は再循環流量の調節により、相当
範囲に調節されるものであり、ＢＯＣでは炉心のより下
方でボイドが発生するため、冷却材の圧力損失が高くな
り、その結果、冷却材炉心流量が低下しやすくなる。−
・方、ＥＯＣでは丁度、これと逆の挙動を示す。

ところで、運転サイクル前半で減速材として機能する水
の密度を低下させ、中性子スペクトルを硬化させ、それ
によってプルトニウム生成を助長して蓄積し、ＥＯＣで
減速材（水）の密度を」−昇させることにより、このプ
ルトニウムの核分裂を促進させることができれば、核燃
料の有効利用が図れることはよく知られており、これを
実施する手段として、ＢＷＲでは冷却材流量制御法が知
られている。

冷却材流量制御法は、ＢＯＣ冷却材炉心流量を下げるこ
とにより、燃料集合体の下部で高出力とする一方、燃料
集合体の上部でボイド割合を高くして、プルトニウムを
生成蓄積する方法である。

また、ＥＯＣでは炉心流量を増大させることにより、燃
料集合体の上部で高出力とし、ＢＯＣで蓄積されたプル
トニウムと残存ウランとを燃焼させる運転方法が知られ
ている。この運転方法はスペクトルシフト運転法といわ
れている。

ＢＷＲのＢＯＣではウォータロッドをボイド棒として、
すなわちウォータロッドから水を排除するボイド棒とし
、また、ＥＯＣではウォータロッドとして利用できれば
スペクトルシフト運転はより効果的となり、燃料の経済
性を大幅に向上させることができる。このような特性は
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）においても全く同様である。

ところが、このような運転を行うと炉心軸方向出力分布
はＢＯＣからＥＯＣに進むにつれて大幅な変動を生じる
ことになり、出力ビーキングが著るしく増大し、燃料健
全性に支障を生じる可能性があることが、定量的な検討
の結果判明している。

そこで本発明は、チャンネルボックス内に、多数の燃料
棒と、この燃料棒よりも大径なスペクトルシフト型の減
速材案内部材とを互いに軸心を平行にして配列し、前記
燃料棒および前記減速材案内部材の軸と平行な方向に減
速材の流路を形成した燃料集合体において、前記減速材
案内部材は、減速材の流れる経路を複数有するとともに
、その一つの経路の上流側に減速材の流通抵抗となる流
路抵抗体を有し、これにより冷却材排除割合を上流側で
下流側よりも大きく設定してなることを特徴とする。

一般に軽水炉、特にＢＷＲでは、ＢＯＣから運転サイク
ル中期（ＭＯＣ）にかけて、冷却水の流量をサイクル平
均流量よりある程度下げて運転する。この場合、ボイド
率分布は比較的下方で立上がり、出力分布は炉心下部で
高くなろうとする。

本発明の燃料集合体によると、流量か下って炉心下部で
出力が上昇したときは、減速材案内部材の下部に設けら
れている流路抵抗体の抵抗が増大し、この減速材案内部
材の流路抵抗体を通る減速材の流量が低下する。

そして、流路抵抗体を設けた側ではガンマ線吸収等によ
る発熱でボイドが発生する。流路抵抗体を設けた側は、
その横断面積が上流側はど拡大されているので、減速材
案内部材内では下方（上流側）はどボイド率が拡大する
ことになる。この結果、チャンネルボックス内で減速材
案内部材を除く部分の上方に向って増大するボイド分布
は、同案内部材内の下方に向って拡大するボイド領域の
面積の増大により緩和することになる。つまり、ボイド
率のマクロ的にみた軸方向分布の改良（平坦化）により
、軸方向出力分布が平坦化される。

なお、炉心下端部までボイド率を高くすると、中性子拡
散距離の増大により、炉心下端部から下側への中性子の
洩れが増大して不利を生じる可能性が出てくるので、炉
心下部の一定範囲、例えば０〜３０ｍｍの範囲では、ボ
イド率は高めないほうが有利である。

一方、ＭＯＣの終わりからＥＯＣまでは、冷却水の流量
をサイクル平均流量よりある程度上げて運転することが
望ましい。このようにすると、ボイド率分布がＢＯＣや
ＭＯＣに比べて上方で立上がり、出力分布が炉心上部で
高くなろうとする。

すると、減速材案内部材の下部に設けられている流路抵
抗体の流体抵抗が減少し、同案内部材で同抵抗体を通る
水の流量が増大する。そのため、減速材流通用経路のう
ち、流路抵抗体を設けた側でも、ガンマ線吸収等による
発熱にともなうボイドの発生が抑えられ、発生したボイ
ドも排出される。

したがって、減速材案内部材は全体として、軸方向に略
−様な公知の水棒（ウォータロッド）と同様に機能する
。

燃料集合体を軸方向にみると、確かに炉心上部はどプル
トニウム生成が多いため、ＥＯＣではそのプルトニウム
が従来型の燃料集合体と略同様に燃焼と出力分布に大き
く寄与するが、下部でもＢＯＣからＭＯＣにおいて減速
材案内部材内の下方におけるボイド化が高いことから、
プルトニウム生成量は従来型の燃料集合体に比べて多く
なり、ＥＯＣにおいて燃焼と出力分布に大きく寄与する
ことになる。つまり、従来型の燃料集合体に比べて出力
分布が軸方向により平坦化されることになる。

よって、本発明によれば運転サイクルを通じて軸方向の
出力分布が平坦化され、過度の歪みがなくなるため、燃
料の健全性が向上する。したがって、原子炉出力を降下
させる必要がなく、むしろ向上できるので、プラントの
経済性も向上するものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図〜第９図は本発明の第１実施例を示している。第
１図は配置構成を示す平面図、第２図は第１図に示す減
速材案内部材内の二重管型スペクトルシフト構成部の横
断面図、第３図は減速材案内部材の軸方向構成の変化を
示す目盛図である。

第１図に示すように、本実施例の燃料集合体１１は、燃
料棒１２を９×９の配列とし、中央部から３×３格子分
の燃料棒１２をとり除き、太径の減速材案内部材１３を
配置し、外周部にはチャンネルボックス１４を配置して
構成されている。

減速材案内部材１３は、第２図および第３図に示すよう
に、燃料有効長をＬとしたとき、燃料有効部下端近傍の
１／２４Ｌ〜１／１２Ｌ程度と、燃料有効部上端近傍の
１／１２　Ｌ〜１／６Ｌ程度とが細径とされ、かつ燃料
有効部の高さ方向中央部ないし、そのやや上方（冷却材
下流側）から下方が外管１５と内管１６とからなる二重
管構成とされており、外管１５と内管１６との間隙で外
管１５の下端部には流路抵抗体１７が設けられている。

減速材案内部材１３内の水の流れは二重りに分かれる。

即ち、一方は内管１６の下方へ延びた部分の通水孔１８
から流入し、燃料有効部中央よりやや上方においてその
流れの横断面積を拡大し、その後細径化され燃料有効部
上端近傍の排水口１９から排出される流れである。また
、他方は流路抵抗体１７を通って外管１５と内管１６と
の間隙を流れ、内管１６直径が拡大して外管１５と一致
する位置のやや下方の小孔２０から排出される流れであ
る。

内管１６は運転サイクルを通じて炉水が流れる水棒（ウ
ォータロッド）として作用するが、炉心のボイド率が高
い上部（但し炉心上端近傍を除く）で太径、ボイド率が
低い下部において細径となっている。一方、外管１５と
内管１６との間隙は炉心のボイド率が低い側に設けられ
ており、ＢＯＣからＭＯＣではボイド化し、または高ボ
イド率化し、ＥＯＣではボイドがなくなるか、または低
ボイド率化するように流路抵抗体１７が作用する。

流路抵抗体１７は通水孔１８と放射線吸収発熱体とを有
しており、ＢＯＣからＭ　Ｏ’Ｃにかけては出力分布が
ボトムピークとなるので、発熱体の発熱率が高まり、通
水孔１８の流路抵抗が高まる。

その結果、内管１６と外管１５との間には炉水の流入が
殆んどなくなり、その空間の炉水は加熱され、ボイド化
して、小孔２０からの僅かな排出とのバランスで、その
空間内の水位が低下し、やがてはその空間の炉水は全て
ボイド化させることもできる。ところが、ＥＯＣになる
と、炉水の流量が高まり、燃料有効部上半での残存核分
裂性核種濃度の相対的な向上とも相俟って、出力分布は
トップピーク型となる。

その結果、発熱体の発熱率は低下し、通水孔１８の流路
抵抗は低下し、炉水が外管１５と内管１６との間に流入
し易くなる。この現象を加速させるために、引抜かれた
制御棒を、その挿入端部が流路抵抗体１７近傍高さまで
位置するように挿入してもよい。

このように制御棒を用いると、炉水流量のみに頼らず、
しかも特定の燃料集合体１１のみに対して上記流路抵抗
体１７の流路抵抗を変化（コントロール）することがで
きる。外管１５と内管１６との間隙が炉水で満たされる
と、燃料集合体１１の減速材案内部材１３は、従来の太
径水棒（ウオタロツド）と略同−作用を行うものとなる
。つまり、本実施例による減速材案内部材１３はＥＯＣ
において従来の太径水棒と同じ作用をなし、ＢＯＣから
ＭＯＣにかけては上方（下流）はどに大径の水棒となり
、炉心上半の減速材不足を緩和し、下方の減速材を減少
させて出力ビーキングの過大化を防止する作用をする。

上記放射線吸収発熱体としては、種々のものが知られて
いるが、例えば中性子を吸収して発熱する天然ウラン、
微凝縮ウラン、減損ウラン等が挙げられる。

その本質的な理由は、全サイクルを通じて、残存ウラン
と、生成蓄積したプルトニウムの核分裂性核種との合計
が、余り変化しないからである。

これが全サイクルを通じて変化すると、運転サイクルに
よって、また、運転サイクルの時期によって、同一中性
子（ガンマ線）レベルでも流路抵抗か変化するので、炉
心運転特性の変化に対して十分な対応を考慮する必要が
生じる。

また、他の放射線吸収発熱体としては、中性子吸収材で
あるボロンカーバイト（Ｂ４Ｃ）、ハフニウム（Ｈｆ）
、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２０３）等があり、これらは
中性子を吸収して発熱する。

さらに、他の放射線吸収発熱体としてはガンマ線吸収体
がある。中性子束が高ければ核分裂等に伴う即発ガンマ
線が比較的に高くなるので、そのガンマ線を吸収して発
熱させるようにしてもよい。

このような物質としては、核外電子の多い（原子番号の
大きい）元素が優れている。但し、融点が低いもの、高
い放射能を帯び易いものは避けるべきである。

上述のＨｆ、あるいはＨｆＯ２等はガンマ線吸収体とし
ても優れている。ウォータロッド１１と同一材質のジル
カロイ、あるいはＨｆを少量含むＺｒ−Ｈｆ合金などは
原子炉での使用実績が充分あり、実用上特に優れている
。

なお、上記の例は外部から照射されたガンマ線を吸収す
る場合についてのものであるが、中性子を吸収して発熱
するものであってもよい。この場合には、あまり原子番
号が大きくなく、鉄に近いものがよい。しかし、中性子
吸収断面積が著しく小さければ所定の機能が得られない
。上述のＨｆ。

ＨｆＯ２はこれらの点でも優れている。

次に、本実施例をＢＷＲ型原子炉の炉心に適用した場合
の作用について説明する。

ＢＷＲ型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体１１の軸
方向ボイド率分布を第４図に、また出力分布を第５図に
示す。

全長に−様な直径ををする従来型の太径水棒を配置した
燃料集合体の場合、ボイド率分布は、ＢＯＣでは第４図
の破線で示すようになり、ＥＯＣでは本発明で用いる減
速材案内部材１３を用いる場合（仮想線）とほぼ一致し
、出力分布はＢＯＣ−ＭＯＣにおいて破線で示すように
平坦化する。

このことを更に詳述すると次のとおりである。

すなわち、本実施例ではＢＯＣからＭＯＣにかけて炉心
中央部のやや上方から下部にかけて、減速材案内部材１
３内のボイド率を高められるので、炉心下半でのボイド
率が増大する。外管１５と内管１６との間隙で外管１５
の下端近傍では、減速材以外の流路抵抗体１７が配置さ
れているため、減速材側からみると一種のボイドと考え
ることができる。したがって、第４図においては、曲線
の下端部で盛上がりが示しである。炉心上部では減速材
案内部材１３は細径化されているので、ボイド率は若干
高くなっている。細径化する主な理由は冷却材圧力損失
対策である。他の理由は反応度上の不利防止対策である
。つまり、炉心上端部３０ｃｍ程度までの範囲では燃料
経済性向上の点から天然ウランなどが用いられるが、そ
の場合の冷紐材過剰による反応度上の不利を防止するた
めである。これらの点については公知技術となっている
。ＥＯＣでは、下部の流路抵抗体１７の存在により、実
効的なボイド率が局所的に高くなる点と、上端近傍の減
速材案内部材１３の細径化によるボイド率の増大がある
点とを除けば、従来の全長が−様な太径水棒の場合と殆
ど同一のボイド率分布となる。

一方、出力分布は、ボイド率、スペクトル硬化に伴うプ
ルトニウムの蓄積、およびＵ−２３５の燃焼遅れの現象
等により、第５図に示すようになる。すなわち、本実施
例の場合、ＢＯＣでは炉心下半部のボイド率が従来のも
のと比べて高くなっているので、出力は炉心下半部で若
干低下し、それに伴い上方が若干上昇し、軸方向出力分
布はより平坦化されている。

ＥＯＣでは、炉心下半部で従来型と比べてプルトニウム
の蓄積およびＵ−２３５の燃焼遅れの効果の寄与により
、ボイド率が従来型と本実施例とて殆ど差異がないにも
かわらず、出力が高くなる炉心上半部において低下し、
全体として炉心軸方向出力分布が平坦化する。すなわち
、運転サイクルを通じて出力分布は平坦化している。減
速材案内部材１３に全長−様型（図示しないが公知のス
ペクトルシフト型）を用いると、軸方向出力分布はＢＯ
Ｃ−ＥＯＣの間で著しく変化するが、本発明でスペクト
ルシフトを実施するのは減速材案内部材１３の中央部か
ら下方にかけてであり、上方では実施しないので、スペ
クトルシフトによる燃焼度の向上と従来の全長−様太径
水棒よりさらに軸方向出力分布の平坦な燃料集合体１１
となる。

一般にＢＷＲ炉心では炉心の比較的上部で炉停止時の未
臨界度が浅くなるが、本実施例の燃料集合体１−１では
、炉心中央部ないし下部におけるプルトニウムの蓄積や
Ｕ−２３５の燃焼遅れ効果が生じるため、未臨界度が浅
くなる部分が下方ヘシフトするとともに、未臨界度も深
まるので、原子炉停止余裕も向上する。

また、未臨界度が浅くなる部分が下方ヘシフトされるこ
とで、炉心の下側から制御棒を挿入するＢＷＲ原子炉で
は、緊急停止時に制御棒による炉心への負の反応度の印
加時間が短縮されるので、制御棒のいわゆるスクラム特
性も改良される。

流路抵抗体１７の詳細な構成例を第６図〜第９図に示す
。第６図は中央部縦断面図、第７図、第８図および第９
図はそれぞれ第６図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ
線に沿う断面図である。

外管１５と内管１６との間に配設されている流路抵抗体
１７は軸方向に２分割されており、例えば４ケの通水孔
１８が対称的に設けられている。

この通水孔１８は、流路抵抗体１７内周の螺旋溝１７ａ
により、いわば雌ねじ状の開口として形成されている。

流路抵抗体１７の軸方向長さは通常１５〜３０ｃｍ長さ
となり、通水孔１８を設ける際に若干の加工上の問題を
生じることがある。このため、第６図では上下に２分割
する例を示した。

各流路抵抗体１７には、その上下端面に第７図に示すよ
うに円板状（またはリング状）の通水溝２１が設けられ
、上下端部を除き、外周および内周側からは削り込まれ
た肉薄状とされており、外管１５内面と流路抵抗体１７
外面との間、および流路抵抗体１７内面と内管１６外面
との間に空隙からなる断熱層２２が形成されている。

流路抵抗体１７まわりの出力が低いとき、炉水は内管１
６内と、外管１５および内管１６の隙間との二手に分れ
て流れる（矢印Ｆ１．Ｆ２）。出力が上昇すると、流路
抵抗体１７はガンマ線や中性子線を吸収して発熱する。

これにより、外管１５内面と流路抵抗体１７外面との間
、および流路抵抗体１７内面と内管１６外面との間の水
は気化し、水または蒸気が小孔２０を通して排出され、
スチームによる断熱層２２が形成される。その結果、流
路抵抗体１７から発生する熱は、効率よく通水孔１８へ
伝えられるようになる。通水孔１８は雌ねじ状の孔であ
るから、この通水孔１８を通る炉水け、ねじ谷部におい
てトラップされて成長して行き、やがては通水孔１８を
ボイドが殆ど塞ぎ、炉水の流れＦ２は殆どなくなるか、
僅かなものとなってしまう。このため、流路抵抗体１７
の下流側の炉水は、殆ど死水となり、その水は、ガンマ
線や中性子線を吸収して発熱することにより、やがて気
化（沸騰）し、高ボイド率でボイドとなる。

一方、ＥＯＣでは一般に流路抵抗体１７まわりの出力が
低下するとともに、炉水流量が増大するので、流路抵抗
体１７の発熱が低下し、雌ねじ状の通水孔１８でのボイ
ド発生が少なくなるとともに、発生したボイドも流量増
大により押し流されるので、流路抵抗体１７の下流側に
炉水が供給されるようになり、外管１５と内管１６との
間は炉水で満たされるようになる。このようなプロセス
は、制御棒挿入によって流路抵抗体１７の発熱を減少さ
せるコントロールでも行なえる。

流路抵抗体１７として最も容易に適用し得る材料の一例
は、外管１５や内管１６と同一のジルカロイである。ジ
ルコニウムに若干のＨｆなどを添加したものでも良い。

本実施例に係る燃料集合体によれば、炉心のボイド率が
高い炉心上部ではスペクトルシフトは行わず、中央から
下部においてスペクトルシフトを行う減速材案内部材１
３を設けたので、燃料集合体１１の軸方向ボイド率分布
が従来の燃料集合体に比して平坦化され、その結果、軸
方向出力分布がより平坦化される。したがって、燃料健
全性が向上するので、出力密度を上げることが可能とな
り、また、それによりプラントの経済性を向上させるこ
とができる。

さらに、炉心上部での燃焼が比較的早く進むため、残存
核分裂性核種濃度がその部分において従来の燃料集合体
よりも相対的に低下し、その結果、炉停止時の未臨界度
が増大し、停止余裕が向上する。

さらにまた、炉心上部での残存核分裂性核種濃度が相対
的に低下し、濃度ピーク位置が下方にシフトするので、
原子炉緊急停止時の制御棒の負の反応度効果が炉心に早
く加えられ、スクラム特性が向上する。

第１０図は第２実施例を示している。

この第２実施例では、第１実施例と異なり、内管１６の
横断面が上方に向って次第に拡大している。

このような構成によれば、内管１６の製造工程が若干複
雑であが、ボイド率および出力の軸方向分布は、より滑
らかになる。

第１１図は第３実施例を示している。

この第３実施例では、内管１６の横断面が上方に向って
段階的に拡大している。

このような構成によれば、ボイド率および出力の軸方向
分布は第２実施例の場合に比べて若干劣るものの、第１
実施例よりも優れたものとなる。

第１２図は第４実施例を示している。

この第４実施例では、第１実施例を簡略化した構成とな
っている。即ち、炉心上方に位置する太径の水棒部が細
径化されている。

このような構成によると、運転中に若干減速材不足を招
く可能性があるが、減速材案内部材１３外周の冷却材の
圧力損失を大幅に低減できるという利点が得られる。

なお、前記第１実施例では第１図に示すように、一つの
燃料集合体１１内に断面円形状の１本の減速材案内部材
１３を配置した構成としたが、本発明はこのようなもの
に限らず、減速材案内部材１３の形状、本数および配置
構成等を種々変更させて実施することが可能である。

第１３図〜第１５図は断面円形状の減速材案内部材１３
の本数および配置構成等を種々変更させた例を示してい
る。すなわち、第１３図は一つの燃料集合体１１内に２
本の減速材案内部材１３を配置した例、第１４図および
第１５図は８本または９本とした例を示している。

また、第１６図は、燃料集合体１１を４個のサブアセン
ブリに分割し、各サブアセンブリ間に断面略十字形の減
速材案内部材１３を設けた例を示している。すなわち、
減速材案内部材１３として、中央に太径棒２１ａが設け
られ、その周囲に平板状の水板２１ｂが張出して設けら
れている。

このような、種々の配置構成でも、前記同様の効果が奏
されることは勿論である。

（発明の効果） 以上で詳述したように、本発明に係る燃料集合体によれ
ば、全運転サイクルを通じて軸方向の出力分布が平坦化
され、過度の歪みがなくなるため、燃料の健全性が向上
し、かつ原子炉出力も向上できるので、プラントの経済
性も向上する等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による燃料集合体の配置構
成を示す平面図、第２図は第１図に示す減速材案内部材
の縦断面図、第３図は減速材案内部材の軸方向構成の変
化を示す目盛図、第４図はボイド率分布を示すグラフ、
第５図は出力分布を示すグラフ、第６図は減速材案内部
材を詳細に示す縦断面図、第７図、第８図および第９図
はそれぞれ第６図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線
に沿う断面図、第１０図は第２実施例を示す縦断面図、
第１１図は第３実施例を示す縦断面図、第１２図は第４
実施例を示す縦断面図、第１３図〜第１６図は減速材案
内部材の配置構成例を種々異ならせて示す平面図、第１
７図は従来例を示す縦断面図である。 １１・・・燃料集合体、 １２・・・燃料棒、 １３・・・減 連打案内部材、 １４・・・チャンネルボックス、１５ ・・・外管、 １６・・・内管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チャンネルボックス内に、多数の燃料棒と、この燃料棒
   よりも太径なスペクトルシフト型の減速材案内部材とを
   互いに軸心を平行にして配列し、前記燃料棒および前記
   減速材案内部材の軸と平行な方向に減速材の流路を形成
   した燃料集合体において、前記減速材案内部材は、減速
   材の流れる経路を複数有するとともに、その一つの経路
   の上流側に減速材の流通抵抗となる流路抵抗体を有し、
   これにより冷却材排除割合を上流側で下流側よりも大き
   く設定してなることを特徴とする燃料集合体。