JPH03249593A - 加圧水形原子炉の燃料集合体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被覆管内に核燃料物質が詰められている互い
に平行な複数の燃料棒の束を有する加圧水形原子炉の燃
料集合体に関する。

〔従来の技術〕

加圧水形原子炉の燃料集合体は一般に横断面が正方形を
している。この燃料集合体は運転中に減速用水で包囲さ
れている密に隣接する多数（例えば１７Ｘ１７本）の燃
料物質棒あるいは燃料棒を存している。これらの燃料物
質棒あるいは燃料棒は格子状に列を成して配置され、束
にまとめられている。加圧水形原子炉は、圧力容器内部
に個々に交換可能に配置されている多数の燃料集合体か
ら構成された炉心を備えている。燃料集合体の案内管に
は制御棒が縦方向に移動可能に案内されている。また補
助的な減速環を収容する案内管を設けることもできる。

多数の燃料棒、案内管および一般には１木の計装管はそ
れぞれ、支持構造物によって燃料集合体の形にまとめら
れる一つの束を形成している。その支持構造物は上側に
燃料集合体頭部を、下側に燃料集合体脚部を、複数の中
間平面にそれぞれ格子構造をしたスペーサを存している
。スペーサの各格子目には、燃料棒あるいは案内管ある
いは計装管を適当な接触支持体（例えば突起・ばね複合
体）によって所望の位置に保持するために、これらの棒
あるいは管が１本つづ通されている。

米国特許第４０５９４８４号明細書においてスペーサは
正方形の格子目で構成されている。これらの格子目はす
べて同じ小さな面積を有しているか、あるいは束の内部
において大きな格子目をした島の形にまとめられ、それ
により非均−の格子構造が生している。その大きな格子
目には案内管および太い燃料棒が存在している。この太
い燃料棒は相応した太い被覆管内に詰められた別の濃縮
核燃料物質を有している。

つまり加圧水形原子炉においては構造的な理由により、
詳しくは案内管および場合によっては計装管並びに隣接
する燃料集合体間の水間陳の非均−な半径方向分布によ
り、成る種の減速材の非均一性が生ずる。燃料集合体の
横断面にわたる局所的に非均−な減速材の分布は、相応
して非均−な局所的出力を発生するおそれがある９例え
ば減速材（例えば水）で充填されている案内管の近（で
は、燃料集合体の平均値に比べて大きな局所的出力が発
生する。即ちこのことは燃料棒から燃料棒に非均質な出
力を発生し、このために特に燃料物質の利用率が非均−
になり、燃料棒の燃焼が著しく異なり、局所的な燃料棒
の腐食を生じるおそれがある。

ヨーロッパ特許第１９６６５５号公報には加圧水形原子
炉および沸騰水形原子炉用の燃料集合体が示されており
、その沸騰水形原子炉の燃料集合体は比較的少数の燃料
棒を有し、流体力学的および機械的な理由により一つの
箱体で包囲されている。その箱体の角部には細い燃料棒
が、箱体の内部には太い燃料棒がそれぞれ比較的大きな
間隔をおいて配置され、箱体の残りの周辺部には、中位
の横断面積の燃料棒が小さな相対間隔で配置されている
。これらの種々の太さの非均−に分布された燃料棒は、
同じ面積の正方形格子目を持つ格子状スペーサには適合
しない、案内管は沸騰水形原子炉用燃料集合体の場合に
普通であるように設けられていない。

このヨーロッパ特許第１９６６５５号公報の加圧水形原
子炉用燃料集合体は、同様に太い燃料棒と細い燃料棒と
を有している。しかしこれらの燃１棒はスペーサの同じ
面積の正方形の格子目にぴったりはまり込んでいる。燃
料集合体の横断面にわたって分布された各案内管は、４
本の細い燃料棒で囲まれ、これらの燃料棒と共に十字形
構造を形成している。また束の周辺部における燃料棒は
それらの中心間隔が同じであり、小さな横断面積を有し
ており、他のすべての燃料棒は太くなっている。

ヨーロッパ特許第０１９９１９７号公報から沸騰水形原
子炉用の特別な燃料集合体が知られている。その場合、
数本の燃料棒はガドリニウム（中性子毒物）から成る外
被体を備えており、従って他の燃料棒よりも大きな外径
を有している。しかしこれは出力密度分布を一様にする
だめのものではなく、ガドリニウムで被覆されたベレッ
トが燃料勧賞含有量が同じときに必然的に一般のベレッ
トよりも大きな直径を有するようにするためのものであ
る。このことはまた、上記公報の第２図に２本のウォー
タロンドが示されていることによっても明らかであり、
そのつを−タロンドの範囲における出力の発生を一様に
する処置については全く図示も記載もされていない。

フランス特許第１５４９３４４号公報で公知の燃料集合
体も、沸騰水形原子炉用に設計されているので、少数の
燃料棒しか有しておらず、案内管は持っていない、その
場合、燃料棒は同じ太さをしており、直線形あるいは弓
形に列を成して、燃料棒の相対間隔が燃料集合体の中心
に向かって増大するように配置されている。

フランス特許第２２５８６９１号公報にはナトリウム冷
却形原子炉に対する六角形燃料集合体が示されており、
その周辺部の燃料棒は、もっと内側に位置する燃料棒に
対する間隔を大きくするために外側に寄せられている。

（発明が解決しようとする課題〕 本発明の課題は、加圧水形原子炉用の燃料集合体を改良
して非均−な局所的出力の発生を避けることにある。ま
た加圧水形原子炉用燃料集合体の案内管やスペーサなど
の機械的安定性および機能性をできるだけ阻害すること
なしに、燃料棒に生ずる最大の局所的熱負荷を低減する
ことに関連して、原子炉の炉心内に存在する燃料物質の
経済的利用率を改善しようとするものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明によればこの課題は、特許請求の範囲の請求項Ｉ
の特徴部分に記載した手段によって解決される。

即ち燃料集合体は、それぞれ１本の燃料棒あるいは案内
管（燃料棒束の内部に計装管が設けられているときには
計装管）を収容する同じ面積の正方形格子目を持つスペ
ーサを有している。

その場合それぞれの格子目における燃料棒の位置および
直径は、束の周辺に対するそれぞれの格子目の位置、案
内管およびそこにおける熱中性子の密度に関係して、燃
料集合体の横断面にわたってできるだけ一様な出力分布
が生ずるように決められている。

格子目が同じ面積をした所定の正方形の構造のために、
内部において各格子目（内側格子目）はそれぞれ４個の
横幅辺で別の格子目の横幅辺に突き当たっており、従っ
てその格子目はすべて別の格子目に直接接している。こ
れに対して束の周辺における格子目（即ち周辺格子目）
は、直接接する２個の周辺格子目と直接接するもう一つ
の内側格子目しか持っていない。

周辺格子目における燃料中心間の間隔あるいは被覆管の
外径に関係して、直接接する内側格子目における案内管
と燃料棒との間の間隔を短縮することは、被覆管の外径
を増大することと同じ価値がある。これらいずれの場合
にも、相応した格子目に燃料棒の代わりに案内管が配置
されることによって生ずる乱れは十分に補償される。

燃料棒と案内管との間隔の短縮は、格子目が同じ面積で
あるにも拘わらず、燃料棒の中心が相応した格子目の中
心から案内管の方向にずらされることによって達成され
る。

これによって、そのようにずらされた燃料棒は、直接接
する別の格子目の中心にある燃料棒に対する間隔も増加
する。従ってこの増加した燃料棒間の間隔は、燃料棒の
太さが同じ場合に別の燃料棒の太さを減少したような作
用をするので、周辺燃料棒の太さが小さくなるか燃料棒
間の間隔が大きくなることによって、周辺燃料棒と内側
に位置する燃料棒との間において、内側にある燃料棒へ
と同じ作用が得られる。

大きくなった被覆管の直径は、燃料物質を多量に充填す
ることを可能にする。簡単な製造および保守の意味にお
いて、燃料棒を非均−に分布すること、即ち全部の燃料
棒が同じ直径をしている場合に燃料棒を一様な格子目の
中心からずらして配置するか、燃料棒が種々の直径をし
ている場合に一定の標準間隔で一様な分布で燃料棒を配
置することがすすめられる。この場合標準間隔としては
矩形基本ネットに基づいた基礎間隔、特に普通の基礎間
隔でよい（例えば１２．６ｍｍ、１２．７ｍｍあるいは
１４．３ｇ−である）。

減速材で充填されている案内管および場合によっては計
装管の近くにおける燃料棒の外径を異ならせることによ
って、局所的な出力をほぼ規格平均値まで低下でき、こ
れによって燃料集合体における出力分布の均一化が達成
される。

燃料棒の非均−な分布方式は、燃料集合体の横断面の他
の部分でも、燃料集合体における出力発生を規格平均値
に局所的に細かく決定することを可能にする。

燃料集合体の周辺部およびその近くにおける燃料棒の間
隔を上述したように異ならせることによって、その個所
の局所的な減速作用が高められ、これによって燃料物質
の利用率が改善される。更にこれによって、加圧水形原
子炉において減速材（水）が燃料集合体を貫流する際に
生ずる圧力損失が低減される。この圧力損失の低減処置
により、同４１ｉに例えばジルカロイ製スペーサおよび
インコネル製スペーサを持つ燃料集合体の流体的調和に
関する問題も解決される。燃料集合体周辺部における燃
料棒の冷却作用が貫流断面積の増大により改善されるこ
とによって、そこでの被覆管の腐食も低減される。

即ちこの処置によって一方では、燃料集合体における減
速材分布の均一化および従って特に良好な燃料物質利用
率が達成される。他方では燃料棒の高温個所および被覆
管腐食も小さくなる。本発明に基づく処置を講じる場合
でも、燃料物質の重量が既に大きいときにそれを一定に
保つ必要のある燃料集合体がある。また本発明に基づく
処置を講しる際に、燃料物質の重量が小さ過ぎるために
これを増大したいような燃料集合体もある。いずれの形
式の燃料集合体の場合も、高温個所の低減および被覆管
腐食の減少が生ずる。燃料集合体における大きな燃料物
質重量により、サイクル数の減少並びに種々の直径のペ
レットないし燃料棒を利用することによる燃料集合体の
高い製造コストから生ずる不経済さは十分に補償される
。

有利な実施態様においては１．少なくとも１本の燃料棒
はその被覆管肉厚と被覆管外径との比率が別の燃料棒の
それと異なっている。この実施態様によれば、燃料集合
体における燃料物質重量（ウラン重量）は同様に増大し
、上述した有利な経済的な効果を生ずる。更にこれによ
って予想される燃料集合体における被覆管材料の低減お
よびそれに伴う中性子経済の改善により、同様に経済性
の改良が達成される。

本発明は特にプルトニウム・ウラン混合酸化物燃料物質
を持つ燃料集合体を採用する場合に有利である。何故な
らば、かかる混合酸化物の燃料集合体は一般に横断面に
わたって特に非均−な出力分布をしているからである。

本発明のこれら上述した形態は特許請求の範囲の請求項
１から９に記載されている。

格子目中心に配置された燃料棒を第１の燃料棒グループ
にまとめて、ずらして配置された燃料棒を第２の燃料棒
グループにまとめる。

本発明の課題を解決するためには、燃料棒を上述したよ
うに適当に非均−に分布することで十分であり、即ち所
望の作用は第２の燃料棒グループの燃料棒によって解決
され、その場合、燃料集合体には第１の燃料棒グループ
の燃料棒は不要である。即ち第１の燃料棒グループの燃
料棒の数ＺｌはＺｌ−０となる。

一般に、案内管が入っている格子目に直接接する少なく
とも１つの格子目において、燃料棒を格子目中心に対し
て案内管の方向にずらせる必要がある。

しかしたいていの場合、本発明の課題は第１の燃料棒グ
ループの燃料棒だけで十分に解決でき、その場合、第２
の燃料棒グループの燃料棒の数２２はＺ２＝０にされる
。その場合、案内管が入っている格子目に直接接する少
なくとも１つの格子目において、被覆管の外径は燃料集
合体の周辺部における燃料棒の外径よりも大きくされる
。

本発明のこの実施態様は特許請求の範囲の請求項１０に
記載されている。両方の燃料棒グループの組み合わせお
よび別の有利な発展により、請求項１１〜１９記載の実
施態様が生ずる。

［実施例〕 以下本発明の実施例を図面について説明する。

第１図には１７Ｘ１７本の燃料集合体１が示されている
。この燃料集合体１は抑えばね３付きの燃料集合体頭部
２、燃料集合体脚部４、ｎ＝２４本の案内管５．１本の
計装管５ａ、正方形格子形スペーサ６および円筒状ペレ
ントの形をした燃料物質が詰められている丸棒の燃料棒
７．８．９．１０を有している。周辺部１１に置かれた
周辺燃料棒は符号１０が付けられている。燃料棒７．８
．９．１０は一般には横断面が厳密に正方形をした格子
形配列で組み立てられており、即ち所定の−ｍな分布で
配置されているが、後述の説明から明らかなように本発
明の少なくとも一つの実施例においては、その厳密に正
方形をした格子形配列からずれている。燃料棒の考え得
る構造的な差異については後述する。なおその場合、燃
料棒７は例えば普通の標準形燃料棒である。

原子炉炉心には一般に所定数の同形の燃料集合体１が設
けられている。これらの燃料集合体１は原子炉圧力容器
の中に配置されており、それぞれ矢印の方向に下から上
向きに冷却材にで貫流される。燃料集合体１の燃料棒７
．８．９．１０は支持構造物に保持されている。この支
持構造物は４個の抑えばね３を備えた燃料集合体頭部２
、燃料集合体脚部４、それらの間にある制御棒（図示せ
ず）用の案内管５および燃料集合体の形式に応じて設け
られる中央計装管５ａから成っている。案内管５は、正
方形で同じ面積をした格子目を有する格子状スペーサ６
により保持されている。このスペーサ６はそれぞれ格子
目を通して導かれる燃料棒７．８．９．１０を束の形に
まとめて、それらが軸方向に自由に膨張できるように保
持してし）る。燃料集合体１の側面が開いている構造に
より、冷却材には側方から混流するので、その加熱は均
一化される。

第２図には、例えば加圧水形原子炉用の第１図における
燃料集合体１の１７Ｘ１７−２８９個の格子目を持つ格
子状スペーサ６の全体が断面図で示されている。この燃
料集合体１は２６４本の燃料棒７．８Ａ、１０、対称に
分布された２４本の案内管５および１本の中央計装管５
ａを保持している。図面は燃料棒７．８Ａ、１０をそれ
らの横断面中心の相対間隔Ｐ１を同じにして示しており
、詳しくは格子の縦方向並びに横方向において同じ相対
間隔Ｐｌにして（正方形の基本ネットにおける均一な分
布で）示している。その相対間隔ＰＩは例えば１２．６
ｍ−である。この相対間隔Ｐ１は格子の各範囲において
共通のものであり、標準間隔と呼ぶ。

案内管５および／又は計装管５ａの直ぐ近くにおける少
なくとも１本の右上がり斜線を付けた燃料棒８Ａは、核
燃料物’！（例えば酸化ウラン又は特にウラン・プルト
ニウム混合酸化物）の経済的利用率を特に良くするため
に、案内管５および計装管５ａから遠く離れた燃料棒（
以下遠隔燃料棒と呼ぶ）よりも大きな例えば９．５ｍｍ
あるいは９．７ＩＩ１１の被覆管外径を有している。そ
の左上がり斜線を付けた遠隔燃料棒はここでは符号７が
付けられている。第５図には、直接隣接するすべての燃
料棒が大きな直径を有し、周辺格子目の全部およびそれ
に隣接する他の格子目の全部が細い燃料棒を有している
好適な実施例を示している。

第２図の実施例において、「遠隔燃料棒」には４列の周
辺燃料棒１０も含まれる。遠隔燃料棒７の被覆管外径は
例えば９．１４　ａｍあるいは９．３０　ｉｍである。

この実施例の場合、全部の燃料棒即ち左上がりの斜線を
付けた全部の遠隔燃料棒７は、案内管５ないし計装管５
ａに直接隣接する燃料棒８Ａよりも小さな直径を有して
いる。この実施例において、「遠隔燃料棒７」には対角
線上に隣接する４本の燃料棒７（全部あるいは一部）を
含めることができる。これは所望の均一化に左右される
。

この実施例はまた、燃料集合体１の周辺部における燃料
棒１０が燃料集合体１の中央部における全部の燃料棒８
Ａよりも小さな例えば同様に９．１４ｍ＋ｍあるいは９
．３０ｍｍの被覆管外径を有していることを示している
。燃料集合体１の中央部は外側にある案内管５によって
形成される（はぼ円形をした）周囲線で規定される。

第３図には、第２図における第１の実施例に基づいた燃
料集合体の一部が拡大詳細平面図で示されている。この
図面は燃料集合体１における案内管５（あるいは計装管
５ａ）の周りの範囲をもう一度拡大して示している。こ
の図面から、案内管５（ないし計装管５ａ）の直ぐ隣り
にある２本の燃料棒８Ａが、案内管５（ないし計装管５
ａ）から離れている燃料棒７よりも大きな被覆管外径を
有していることがはっきりと理解できる。この図面の実
施例と異ならせて、対角線上において案内管５の右側に
位置する燃料棒７も大きな被覆管外径にすることもでき
る。案内管５の左側および下側に位置する２本の燃料棒
８Ａ（図示せず）も燃料棒７より大きな直径を存してい
る。４本の燃料棒８Ａをこのように寸法づけることによ
って、案内管５に近い燃料棒８Ａに、（例えばペレット
の厚みを同じにし直径を大きくして）燃料棒７よりも多
量の燃料物質を充填することができる。これによって案
内管５（ないし計装管５ａ）の周囲において従来過大で
あった局所的な減速作用は低減される。燃料棒８Ａをこ
のように寸法づけることによって、燃料の利用率は横断
面にわたって均一にされる。横列および縦列において隣
接する燃料棒７および／又は燃料棒８Ａの横断面中心間
の間隔Ｐ１は同じである。換言すれば、各垂直列あるい
は水平列における燃料棒７．８Ａの中心は一直線上に位
置している。燃料棒７．８Ａを各格子目内に保持するだ
めの突起・ばね複合体はここでは符号１３が付けられて
いる。

第４図には、第２の実施例に基づいた燃料集合体の一部
が、しかも第３図における実施例に比べて製造がさほど
難しくない燃料集合体１の実施例の一部が拡大詳細平面
図で示されている。この場合も核燃料物質の特に良好な
利用率が得られる。

この拡大詳細図は燃料集合体１における案内管５（ある
いは計装管５ａ）の周りの範囲を拡大して示している。

この図面から、全部の燃料棒７．８Ｂが同じ直径にされ
ていることが分かる。これらの燃料棒７．８Ｂは好適に
同じ量の核燃料物質を有し、即ち同じ大きさの同数のペ
レットを有している。しかしここでは異なった重量にす
ることもできる。

更に、案内管５（ないし計装管５ａ）の直ぐ隣りにあり
列方向に位置する２本の燃料棒８Ｂの横断面中心Ｍ８と
案内管５（ないし計装管５ａ）の横断面中心Ｍ５との間
隔Ｐ２が、互いに隣接する遠隔燃料棒７の横断面中心Ｍ
７間の標準間隔Ｐ１より小さいことが分かる。即ちＰＬ
＞Ｐ２となる。

即ちここでは燃料棒８Ｂは案内管５ないし計装管５ａの
近くに寄せられている。

従って管５．５ａの範囲にそれぞれ「非均−」分布が生
じ、即ち燃料棒および案内管の中心は、減速作用を一様
にするために管５．５ａの範囲で変形されているスペー
サの格子と違った格子の交点を描いている。ここでもそ
れぞれ列方向において間隔Ｐ１、Ｐ２が定められている
。

なお対角線方向に位置する燃料棒７を管５．５ａの近く
に寄せることもできる。これは対角線方向において隣接
する別の３本の燃料棒７（図示せず）に対しても当ては
まる。

第５図には、別の実施例の燃料集合体における角部が拡
大詳細平面図で示されている。ここでは第２列目の燃料
棒９Ｃの横断面中心Ｍ９と燃料集合体周辺部（即ちスペ
ーサの周辺帯板１１）において互いに隣接する燃料棒１
０の横断面中心ＭｌＯとの間隔Ｐ３は、第２列目の燃料
棒９Ｃとその内側の燃料棒７の中心間隔Ｐ１、Ｐ２より
も大きくなっている。即ちＰ３＞ＰＩ＞Ｐ２となり、Ｐ
３＝２Ｐ１−Ｐ２となる。燃料棒７．９Ｃ１１０はすべ
て同じ外径をしている。換言すれば、第５図においてそ
れぞれ第２列目の燃料棒９Ｃは隣接する周辺燃料棒１０
から遠く離されている。

第５図に示されていないが、第２列目の燃料棒７を周辺
列の１本あるいは隣接する２本の燃料棒１０から遠く離
すこともできる。言い換えれば、その燃料棒７の横断面
中心Ｍ７を（対角線上において内側に変位して）場所Ｐ
７に位置させることもできる。その場合すべての燃料棒
７．９Ｃ１１０は同じ直径をしており、標準形燃料棒と
することができる。この処置によっても、周辺部１１の
範囲において高温場所の均一および燃料物質の利用率の
局所的な増加が図れる。

第４図および第５図において、「非変位」燃料棒７ない
し７と１０は第１の燃料棒グループを形成し、「変位」
燃料棒８Ａないし９Ｃは第２の燃料棒グループを形成す
る。

第６図には、同じ効果が別の方式でも達成できることが
示されている。ここでは周辺列の燃料棒１０は、内側の
燃料棒７例えば標準形燃料棒よりも小さな外径を有して
いる。従ってこれらは被覆管の肉厚が同じであるとき核
燃料物質の含有量も少ない。更に第２列目の燃料棒９Ｄ
は同様に、例えば標準形燃料棒として形成される燃料棒
７よりも細い。この場合燃料棒９Ｄ、１０は図面と異な
って燃料棒の多様化を抑え従って製造コストの低減を図
るために、好適に同一の外径にすることもできる。隣接
するすべての燃料棒７．９Ｄ、１０の中心間隔Ｐ１は同
じ大きさをしている。第６図で講じられた処置の作用は
、第５図において間隔Ｐ２、Ｐ３が適当に選択されてい
るとき、その第５図で講じられている処置の作用に相応
している。

第７図は、互いに隣接し両方とも外径Ｄ１が同じで一方
の燃料棒１２ａの被覆管肉厚Ｓ１と被覆管外径Ｄ１との
比率Ｓｌ／ＤＩが他方の燃料棒１２ｂのその比率Ｓ２／
Ｄｉと異なっており、Ｓ２／Ｄ　１　＞Ｓ　１／Ｄ　１
の関係にある２本の燃料棒１２ａ、！２ｂを示している
。その一方の燃料棒１２ａは他方の燃料棒１２ｂよりも
多くの燃料物質を収容できる。

第８図は、互いに隣接し外径Ｄ２、Ｄ３が異なっている
（Ｄ３＞Ｄ２）２本の燃料棒１２ｃ、１２ｄを示してい
る。ここでは両方の燃料棒１２ｃ、１２ｄの被覆管の肉
厚Ｓ３は同じになっている。

従ってＳ　３／Ｄ　２　＞Ｓ　３／Ｄ　３となる。その
一方の燃料棒１２ｄは他方の燃料棒１２Ｃよりも多くの
燃料物質を収容できる。

第９図は、互いに隣接しその外径がＤ４＜Ｄ５の関係に
あり被覆管の肉厚が５４＜３５の関係にある２本の燃料
棒１２ｅ、１２ｆを示している。

ここではＳ　４／Ｄ　４−５５／ｄ　５とされている。

従って機械的安定性が保証される。ここでは一方の燃料
棒１２ｅは他方の燃料棒１２ｆよりも多くの燃料物質を
収容できる。

第１０図において加圧水形原子炉は圧力容器２２を有し
ている。この圧力容器２２の中には、上述した実施例に
基づく燃料棒を持つ概略的に図示した原子炉燃料集合体
１から成る原子炉炉心が置かれている。

圧力容器２２および従って原子炉燃料集合体１を持つ原
子炉炉心からの（冷却材と減速材とを兼ねる）水の出口
２４は、蒸気発生器２７の一次側配管２６の一端に接続
されている。圧力容器２２および従って原子炉炉心への
水の入口２５は、次側配管２６の他端に接続されている
。圧力容器２２および一次側配管２６によって形成され
た一次回路は閉じられているので、この−次回路および
従って原子炉炉心の内部において水蒸気は生しない、蒸
気は、給水２９の入口管２８および蒸気の出口管３０を
有する蒸気発生器の二次側で生ずる。７気はその出口管
３０から例えば蒸気タービン（図示せず）に導かれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は加圧水形原子炉の燃料集合体の斜視図、第２図
は本発明に基づく燃料集合体の第１の実施例の全体を示
した横断面図、第３図は案内管（あるいは計装管又は減
速棒）の近隣範囲にある燃料棒の被覆管がそれらの燃料
棒よりも離れた燃料棒の被覆管に比べて大きな外径をし
ている第２図における燃料集合体の一部拡大平面図、第
４図は案内管（あるいは計装管又は減速棒）の横断面中
心とこれに隣接する２本の燃料棒の横断面中心との間隔
が遠隔燃料棒の横断面中心間の間隔（標準間隔）よりも
小さくされている本発明に基づく燃料集合体の第２の実
施例の一部拡大平面図、第５図は周辺燃料棒列の燃料棒
の横断面中心とその内側にある燃料棒列の燃料棒の横断
面中心との間隔がもっと内側にある燃料棒列の燃料棒の
横断面中心間の間隔（標準間隔）よりも大きくされてい
る本発明に基づく燃料集合体の第３の実施例の角部拡大
平面図、第６図は標準形燃料棒に比べて小さな横断面積
をした燃料棒を持った本発明に基づく燃料集合体の第４
の実施例の角部拡大平面図、第７図、第８図および第９
図はそれぞれ被覆管肉厚と被覆管外径との比率が異なっ
ている互いに隣接する２木の燃料棒を示した横断面図、
および第１０図は第１回から第９図における燃料集合体
が装填される加圧水膨原子炉の概略構成図である。 １１．、燃料集合体 ５９１．案内管 ５ａ、、、計装管 ６１９．スペーサ ７１．、燃料棒 ８Ａ、８Ｂ、、、燃料棒 ９Ｃ，９Ｄ、、、燃料棒 １０、、、燃料棒 １１、、、燃料集合体周辺部 １２ａ　〜１２ｆ、、、燃料棒 り１０．燃料棒被覆管外径 Ｐｌ、Ｐ２．Ｐ３゜１．中心間隔 ＦＩＧ　？ ＦＩＧ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）互いに平行に位置しそれぞれ被覆管内に核燃料物質
   を含んでいる複数の燃料棒（７、８Ａ、１０）と制御棒
   用の所定数の案内管（５）と場合によっては少なくとも
   １本の計装管（５ａ）とから成る束、および上端にある
   燃料集合体頭部と下端にある燃料集合体脚部と前記燃料
   棒に対して直角に延びるスペーサ（６）とから成る支持
   構造物を有し、前記スペーサ（６）が燃料集合体の周辺
   部における周辺格子目と燃料集合体の内部における内側
   格子目とを持つ一様な格子目構造を有し、その内側格子
   目がすべて互いに直接接する４個の格子目で取り囲まれ
   、同じ面積を有し、それぞれ１本の燃料棒あるいは案内
   管ないし計装管を収容しており、前記案内管（５）を収
   容する内側格子目に対してそれぞれ、直接接する４個の
   格子目の少なくとも一つが、周辺格子目における燃料棒
   （１０）よりもその被覆管の外径が大きいか、又はその
   格子目の中心に対して案内管の方向にずらして配置され
   た燃料棒（８Ａ）を収容していることを特徴とする加圧
   水形原子炉の燃料集合体。 ２）案内管ないし計装管を収容する内側格子目に接する
   少なくとも４個のすべての格子目が、大きな直径を有す
   るかその格子目の中心に対してずらして配置された燃料
   棒（８Ａ、８Ｂ）を収容していることを特徴とする請求
   項１記載の燃料集合体。 ３）周辺格子目におけるすべての燃料棒（１０）が、案
   内管を収容する内側格子目に直接接する内側格子目にあ
   る燃料棒（８Ａ）よりも、その被覆管の外径が小さいこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の燃料集合体。 ４）周辺格子目に接するが案内管あるいは計装管を収容
   する内側格子目に隣接していない内側格子目において、
   燃料棒（９Ｄ）が小さい直径を有していることを特徴と
   する請求項３記載の燃料集合体。 ５）小さい直径の燃料棒すべてが同じ小さな直径を有し
   、他の燃料棒すべてが同じ大きな直径を有していること
   を特徴とする請求項４記載の燃料集合体。 ６）一つの周辺格子目およびそれに直接接する一つの内
   側格子目に配置された２本の燃料棒（９Ｃ、１０）の少
   なくとも一方が、これら両方の燃料棒の間隔が格子目中
   心に配置された燃料棒間の標準間隔よりも大きいように
   、その格子目の中心に対してずらして配置されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の燃料集合体。 ７）隣接する燃料棒（７、８Ａ；７、９Ｄ、１０）の横
   断面中心間の間隔（Ｐ１）がすべて同じであり、均一な
   分布が生じていることを特徴とする請求項１ないし５の
   いずれか１つに記載の燃料集合体。 ８）燃料棒被覆管の外径（Ｄ）が同じであるが、非均一
   分布が生じていることを特徴とする請求項２又は６記載
   の燃料集合体。 ９）少なくとも１本の燃料棒（１２ａ、１２ｃ、１２ｅ
   ）はその被覆管肉厚（Ｓ）と被覆管外径（Ｄ）との比率
   （Ｓ／Ｄ）が他の燃料棒（１２ｂ、１２ｄ、１２ｆ）の
   それと異なっていることを特徴とする請求項１ないし８
   のいずれか１つに記載の燃料集合体。 １０）スペーサ横断面形状が矩形好適には正方形をして
   おり正方形スペーサ格子目が同じ面積を有している格子
   状スペーサ（６）、被覆管内に核燃料物質が詰められて
   いる互いに平行な複数の燃料棒（７、８Ａ、８Ｂ、９Ｃ
   、９Ｄ、１０）の束およびこの束の内部に配置された案
   内管（５）を有し、前記燃料棒および案内管が断面円形
   をしており、それぞれスペーサ格子目を通して導かれ、
   スペーサ格子目の対角線交点にその横断面中心が位置す
   る第１の燃料棒グループにおける燃料棒（７、８Ａ、９
   Ｄ、１０）の数Ｚ１がＺ１＝０．１又は１以上であり、
   スペーサ格子目の対角線交点からその横断面中心がずれ
   ている第２の燃料棒グループの燃料棒（８Ｂ、９Ｃ）の
   数Ｚ２がＺ２＝０．１又は２以上であり、第１および第
   ２の燃料棒グループの燃料棒（７、８Ａ、８Ｂ、９Ｃ、
   ９Ｄ、１０）の数の総計が０でなく、第２の燃料棒グル
   ープの燃料棒（８Ｂ、９Ｃ）の数が０である場合、第１
   の燃料棒グループの第１の燃料棒（８Ａ）が、案内管が
   通されている格子目に横幅辺で接しているスペーサ格子
   目によって案内され、第１の燃料棒グループの第２の燃
   料棒（１０）が、第１の燃料棒より小さな直径を有し燃
   料棒束の周辺に配置されていることを特徴とする燃料集
   合体。 １１）各燃料棒グループにおける燃料棒（８Ｂ、９Ｃ）
   の数が１又は２以上であり、第１の燃料棒グループのす
   べての燃料棒（７、８Ａ、９Ｄ、１０）が同じ外径を有
   していることを特徴とする請求項１０記載の燃料集合体
   。 １２）第２の燃料棒グループのすべての燃料棒（８Ｂ、
   ９Ｃ）が同じ外径を有していることを特徴とする請求項
   １０記載の燃料集合体。 １３）すべての燃料棒（７、８Ａ、８Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、
   １０）が同じ外径を有していることを特徴とする請求項
   １０記載の燃料集合体。 １４）各燃料棒グループにおける燃料棒の数が１又は２
   以上であり、第２の燃料棒グループのすべての燃料棒（
   ８Ｂ、９Ｃ）の外径が、第１の燃料棒グループの燃料棒
   （（７、８Ａ、９Ｄ、１０）の外径と異なっていること
   を特徴とする請求項１２項記載の燃料集合体。 １５）第２の燃料棒グループに属する燃料棒（８Ｂ、９
   Ｃ）が種々の直径を有していることを特徴とする請求項
   １０記載の燃料集合体。 １６）第２の燃料棒グループの燃料棒（１０）が格子状
   スペーサ（６）の周辺部（１１）におけるスペーサ格子
   目内にあることを特徴とする請求項１５記載の燃料集合
   体。 １７）第２の燃料棒グループの燃料棒が格子状スペーサ
   （６）の周辺部におけるスペーサ格子目内にあり、第１
   の燃料棒グループの燃料棒よりも小さな外径を有してい
   ることを特徴とする請求項１４記載の燃料集合体。 １８）格子状スペーサ（６）の周辺部（１１）における
   スペーサ格子目内にある燃料棒（１２ａ、１２ｅ）の被
   覆管が、他の燃料棒（１２を、１２ｆ）の被覆管よりも
   薄い肉厚を有していることを特徴とする請求項６又は７
   記載の燃料集合体。 １９）第２の燃料棒グループの燃料棒が案内管における
   スペーサ格子目内にあることを特徴とする請求項１０又
   は１５記載の燃料集合体。