JPH04301591A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉用燃料
集合体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃焼度が零の新しい燃料集合体は、所定
の期間、原子炉の炉心内に装荷されており、寿命に達し
た後に使用済の燃料集合体として炉心外に取出される。 燃料集合体が炉心内に装荷されている間に、燃料集合体
を構成している燃料棒内の核分裂性物質、すなわちウラ
ン２３５が分裂して熱を発生し、この熱が炉心に供給さ
れる冷却水に伝えられる。沸騰水型原子炉であれば、冷
却水はウラン２３５の核分裂によって生じる熱により加
熱されて蒸気になる。

【０００３】この沸騰水型原子炉において、燃料経済性
の向上、あるいは取替燃料の低減を図るためには、燃料
の高燃焼度化が有効である。

【０００４】高燃焼度化を図るのに適した燃料集合体と
して、特開昭６３−２５５９２　号公報では、燃料集合
体内の非沸騰領域を大きくすることができ、燃料集合体
内の水とウランの分布をより均質にして反応度を向上し
た。燃料集合体１Ａ（図６）が提案されている。この燃
料集合体は、チャンネルボックス内幅が、２０１ｍｍで
、従来燃料の約２倍の面積を持ち、燃料棒を１４行１４
列で配列したものであり、燃料棒よりも径の太い水ロッ
ド９本を有している。また、燃料棒１０８本のうち６７
．５％が水ロッドに面している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の沸騰水
型原子炉用の燃料集合体１Ａは、高燃焼度化達成を目的
としたウランの効率的な燃焼を実現するものである。

【０００６】しかし、その際、ボイド係数に関する検討
はされておらず、上記従来技術の燃料集合体は、ボイド
係数の絶対値が大きいという問題があった。これは、圧
力急増等でボイドがつぶれたときの反応増加が大きく、
プラント操作員の負担となる。

【０００７】本発明の目的は、ボイド係数の絶対値が小
さい負の値を持つ大型の燃料集合体を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の燃料
棒と、単数又は複数のボイド係数低減棒をたばね、外側
は横断面がほぼ正四角形のチャンネルボックスで囲まれ
た燃料集合体において、ボイド係数低減棒の合計横断面
積を５５ｃｍ２以上６５ｃｍ２以下とすることにより達
成される。

【０００９】また、上記横断面積を持つ１体のボイド係
数低減棒を燃料集合体内に設けることにより達成される
。

【００１０】また、上記目的は、上記のボイド係数低減
棒を燃料棒格子配列の最外周から数えて４層目よりも内
側に置くことにより達成される。

【００１１】また上記目的は、上記燃料集合体のチャン
ネルボックスの内幅を２０３ｍｍ以上２２２ｍｍ以下と
することにより達成される。

【００１２】また上記目的は、上記燃料集合体の燃料格
子配列を１５行×１５列とすることにより達成される。

【００１３】上記目的を達成するための別の手段は、横
断面積の合計が５５ｃｍ２　以上６５ｃｍ２　以下とな
る複数体のボイド係数低減棒をボイド係数低減棒同志の
間に燃料棒が１本配置可能なすき間をあけて配置し、か
つこのすき間に、燃料棒全長が他の大部分の燃料棒有効
長の１／３以下である部分長燃料棒を配置した燃料集合
体により達成される。

【００１４】

【作用】燃料集合体において、ボイド係数低減棒の合計
横断面積を５５ｃｍ２以上６５ｃｍ２以下とすることに
より、ボイド係数を絶対値の小さな負の値にすることが
できる。

【００１５】また、上記断面積を持つ１体のボイド係数
低減棒を、燃料集合体内に設けると、ボイド率が小さく
なるときに熱中性子の弱い吸収体として作用する。

【００１６】また、上記ボイド係数低減棒を燃料格子配
列の最外周から４層目よりも内側に配置すると、燃料集
合体内の狭い領域にボイド係数低減棒が集中配置される
ように作用する。

【００１７】また、燃料集合体のチャンネルボックス内
幅を２０３ｍｍ以上２２２ｍｍ以下にすると、燃料集合
体内の燃料インベントリ又は冷却材流路を増加するよう
に作用する。

【００１８】また、燃料格子配列を１５行１５列とする
ことにより、燃料棒間隔を広げて、冷却能力を高める作
用がある。また、横断面積の合計が５５ｃｍ２以上６５
ｃｍ２以下である複数のボイド係数低減棒を、ボイド係
数低減棒同志の間に燃料棒が１本配置可能なすき間をあ
けて配置し、このすき間に燃料棒全長が他の大部分の燃
料有効長の１／３以下である部分長燃料棒を配置するこ
とにより、燃料集合体下部において反応度を向上する作
用がある。

【００１９】

【実施例】本発明は、以下の検討によって、なされたも
のである。

【００２０】図４は、中性子無限増倍率と水素対ウラン
原子数比（Ｈ／Ｕ）の関係を示すものである。冷却材ボ
イド率ＶＩ　のときのボイド係数は、図中■の曲線の傾
きで表され、その符号を反転したものである。

【００２１】図４からわかるように、同じ濃縮度の燃料
においてボイド係数を、より絶対値の小さな負の値にし
ようとする場合、Ｈ／Ｕ比を大きくすることが有効であ
る。Ｈ／Ｕを大きくする方法としては、燃料インベント
リを減らし、水を増やす方法と、燃料インベントリは減
らさずに、水ロッド部又は水ギャップ部を増やす方法が
考えられる。

【００２２】前者はインベントリを減らしてしまうので
、燃料経済性が損なわれるという問題がある。

【００２３】後者は、ＢＷＲの場合、限られた炉心内の
領域は、燃料，沸騰領域，非沸騰領域（水ロッド＋水ギ
ャップ部），構造材で分けられているため、水ロッドを
大きくすると、沸騰領域又は水ギャップ部を減らさなけ
ればならない。しかし、沸騰領域を減らすことは、冷却
材流路面積を減らすことであり、これは炉心圧損の増大
を起こす。圧損が大きいと、安定性に影響するとともに
、ポンプ容量が足りなくなるという問題もある。また、
水ロッドを大きくして、その分水ギャップ部を小さくし
たのでは、Ｈ／Ｕは大きくならない。

【００２４】一方、燃料集合体内の非沸騰水の配置を工
夫することにより、同じＨ／Ｕ比を有する燃料集合体で
あっても、ボイド係数を負の絶対値の小さな値にするこ
とができる。

【００２５】図７は、１４行１４列の燃料棒配列を有す
る大型燃料集合体において、燃料棒を３２本配置可能な
領域に１体の大型水ロッドと、燃料棒を１本配置可能な
領域に１本配置した合計３２本の小水ロッドを分散配置
したケースＡと、ケースＡの水ロッド横断面積の合計を
持つ１体の正方水ロッドを配置したケースＢの各々につ
いて、中性子無限増倍率ｋ∞　，熱中性子利用率ｆ，求
鳴吸収を逃れる確率ｐと、Ｈ／Ｕ比の関係を示すもので
ある。ここで、水素対ウラン原子数比は、冷却材ボイド
率を変えることによる変化を示す。

【００２６】ケースＡ，ケースＢともに、燃料集合体の
大きさ，燃料棒の本数は同じであり、ケースＡでは、中
央部に集めた水ロッドを少なくした分、３２本の小水ロ
ッドを適当にちらばせて配置している。したがって、ケ
ースＡ，ケースＢにおいて同じボイド率の場合、Ｈ／Ｕ
比は同一である。

【００２７】ケースＡとケースＢを較べると、ｋ∞　の
曲線はケースＢの方が、極大値に近い範囲で変化してい
る。したがってケースＢのボイド係数は、ケースＡより
も絶対値の小さな負の値となる。ｐは両者の間に、あま
り差異はないが、ｆはケースＢの方がＨ／Ｕが大きくな
ると、より小さくなる。ｋ∞は、ｐとｆの積に、ほぼ比
例するので、このｆの差がボイド係数の違いに大きな影
響を及ぼしている。ケースＢのように水ロッド横断面積
が大きいと、熱中性子移動距離（熱中性子が発生してか
ら吸収されて消滅されるまでに動く距離）に較べて水ロ
ッド領域が大きくなるため、この水ロッド部の減速材（
水）に吸収される熱中性子の割合が増加する。水に吸収
されても熱中性子は核分裂を行わないので、ｆの値は低
下する。ボイド率が変化して０％になると、水ロッド部
と冷却材の水が合計されて、大きな水領域が形成される
ため、水ロッドでの熱中性子吸収割合の変化は大きい。

【００２８】一方、ケースＡのようにＷＲ分散配置の場
合は、ケースＡに較べて小さな水のかたまり領域がいく
つかあるが、各々のかたまりは小さいため、ボイドが０
％になってもケースＢに較べ、水ロッドでの熱中性子の
吸収割合の変化は小さい。つまり、水のかたまりがもと
もと小さいため、冷却材のボイド率が０％となっても、
熱中性子移動距離に対する、水のかたまりの大きさはあ
まり大きくならない。このため、ボイドが０％になって
もｆの減少割合は、ケースＢの大型水ロッドの場合に較
べて小さい。したがって、ケースＡとＢでは図７のよう
なｆの差異が生じ、ケースＢのボイド係数はケースＡに
較べて絶対値の小さな負の値を有する。ここで、水ロッ
ドは、その合計面積が同じでありながら、ケースＢの配
置にした場合、Ｈ／Ｕ比が大きいときのｆを低下させて
おり、従来技術に近いケースＡにおいて水ロッドが中性
子減速材として機能していたのに対し、ケースＢでは、
むしろ中性子の弱い吸収体として機能している。この中
性子弱吸収手段としては、大型水ロッドの他に固体減速
材ロッド等が考えられる。そして、水ロッドの横断面積
は大きいほど、この効果が期待される。

【００２９】しかし、従来技術の図６に示す燃料集合体
において、水ロッドを大きくする場合、その分、燃料イ
ンベントリ、又は冷却材流路等、他の部分を減らさなけ
ればならず、これらは、燃料経済性を損ない、あるいは
圧損の増加をもたらす。燃料インベントリは、燃料格子
におけるウランの面積割合を公知燃料と同じにすること
で、炉心に装荷するウラン量は同じにすることができる
。

【００３０】また、冷却材流路についても、燃料格子に
おける面積割合を同一にすることで、炉心においては同
じにすることができる。これは、炉心圧損を従来燃料と
同等にする作用がある。また、ポンプ能力（すなわちポ
ンプ設備）も従来と同等でよい作用がある。したがって
、燃料集合体を大型化したことにより、水ロッド横断面
積を大きくできる。そして燃料インベントリ，冷却材流
路面積の格子面積に対する割合を、従来燃料と同じにす
ることができる。つまり、燃料集合体１体あたりの燃料
装荷量は異なるが、炉心の全燃料装荷量，冷却材流路面
積は同一である。よって、同じＨ／Ｕ比であっても、燃
料集合体を大型化したことにより、水ロッド面積を増大
し、ボイド係数をより絶対値の小さな負の値にすること
ができる。また、燃料径が約１１ｍｍの燃料格子につい
て、Ｈ／Ｕが同一の場合の中性子無限増倍率ｋ∞　と、
燃料格子面積に対する水ロッド内流路面積割合の関係を
図９に示す。図９より、燃料集合体内に配置する水ロッ
ド面積が、格子面積の約１１％の場合、ｋ∞　は最大と
なることがわかった。

【００３１】図８は、ｋ∞，ボイド反応度Δｋ（冷却材
ボイド率７０％時のｋ∞−冷却材ボイド率０％時のｋ∞
　）と、水ロッド面積の燃料格子面積に占める割合が１
１％の１本の水ロッドを配置して燃料集合体を大型化し
たときの水ロッド内流路面積の関係をＨ／Ｕ比が同一の
場合について示したものである。燃料集合体を大型化し
て水ロッド面積を増大していくと、ボイド反応度Δｋは
、より絶対値の小さな負の値となる。

【００３２】また、ボイド反応度は、水ロッド内流路面
積の増大に、ほぼ比例してより絶対値の小さな負の値と
なるが、水ロッド内流路面積が５５ｃｍ２以上になると
、水ロッド面積の変化に対するボイド反応度、そして、
水ロッド内流路面積が６５ｃｍ２　のとき、ボイド反応
度の変化は、水ロッド内流路面積の増大にほぼ比例して
減少していく場合に較べ、０．１％Δｋ／ｋ以上の差を
生じる。０．１％Δｋ／ｋ以上は有意な差である。Δｋ
の変化割合は小さくなっていく。

【００３３】一方、水ロッド面積の増大は、水ロッド内
の水が、中性子減速材として機能するよりも、中性子の
弱い吸収体として機能するため、出力運転時の中性子無
限増倍率もわずかながら減少していくことになる。した
がって、ボイド反応度が水ロッド内流路面積の増加とと
もに比例して変化した場合に較べて、反応度的に有意な
差を生じるときの水ロッド面積６５ｃｍ２　を上限とし
て、５５ｃｍ２　以上６５ｃｍ２　以下の流路面積を持
つ１本の大型水ロッドを配置するのが効果的である。す
なわち、水ロッド面積を上記のようにすることにより、
この大型水ロッドは、ボイド係数低減棒として機能する
。このとき、水ロッド面積の燃料格子面積に対する割合
は上記のように約１１％とすることが適当であることか
ら、燃料格子ピッチは２２４ｍｍ以上２４３ｍｍ以下と
するのが適当である。炉心においては、燃料集合体間に
制御棒挿入のため約１３ｍｍの水ギャップ幅を設ける必
要があり、また、チャンネルボックス厚みが４ｍｍ程度
となることから、燃料集合体のチャンネルボックス内幅
を２０３ｍｍ以上２２２ｍｍ以下とすることが適当であ
る。また、燃料棒外径は通常１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度，
燃料棒ピッチは１３ｍｍ〜１５ｍｍ程度なので、燃料格
子配列は１５行１５列が適当である。

【００３４】本発明は、上記検討のうち、水ロッド配置
の検討、及び燃料集合体の大きさに基づくものであり、
以下にその実施例について説明する。

【００３５】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３６】第１の実施例を図１に示す。図１において
、１は燃料集合体、２はチャンネルボックス、３は燃料
棒、４は水ロッドである。また、５は制御棒である。 燃料棒は１５行１５列の格子状に配置されていて、燃料
集合体中心部に１本のボイド係数低減作用のある大型水
ロッドを持つ。この水ロッドは、１辺の長さが約８０ｍ
ｍであり、燃料棒７行７列分の正方領域内にある。本実
施例の燃料の濃縮度は約８ｗｔ％である。

【００３７】本燃料集合体のチャンネルボックス内幅は
約２１０ｍｍであり、燃料棒径は１１ｍｍである。

【００３８】本燃料集合体の水ロッドは、燃料棒配列の
外周から数えて４層目よりも内側に集中されている。大
型の水ロッドを配置したことにより、冷却材ボイドがつ
ぶれて中性子スペクトルが軟らかくなった場合でも、こ
の水ロッド部には中性子の弱吸収体としての効果があり
、吸収される熱中性子が多いため、反応度投入を小さく
することができる。すなわち、本実施例の燃料集合体で
はボイド係数を絶対値が小さい負の値にすることができ
る。

【００３９】本実施例の燃料集合体を用いて炉心を構成
する場合、隣り合う燃料集合体との間に水ギャップ６が
形成される。この領域には、制御棒５が挿入される。本
実施例においては、燃料集合体の格子ピッチＬは約２３
０ｍｍである。このため、集合体内のウランインベント
リ割合は、図６の従来発明の燃料集合体１Ａとほぼ同等
の量となる。また、燃料棒を冷却する冷却材が流れる領
域の面積割合も前記従来例の燃料集合体と同等になる。 したがって、本実施例の燃料集合体を用いて炉心を構成
する場合、ポンプ等の設備はこれまでと同じ物でよい。 これは炉心圧損が従来の燃料集合体燃料と同等であるた
めである。本炉心の水素対ウラン原子数比は、冷却材ボ
イド率が４０％のとき、約５である。

【００４０】水ロッド内の流路面積は約６１ｃｍ２　で
あり、上記格子ピッチＢＬを１辺とする正方形の面積つ
まり、格子面積の１１％程度である。本実施例のボイド
係数は、炉心平均ボイド率４０％の場合、−４×１０−
４Δｋ／ｋ／％ｖｏｉｄが実現可能である。この効果は
、水ロッド４の横断面積に起因する。このような水ロッ
ド４は、ボイド係数低減棒である。以下の各実施例でも
同じである。

【００４１】本実施例は、このように燃料集合体を大型
化して燃料集合体中央部に配置した水ロッド横断面積を
大型化したことにより、水ロッド部の熱中性子吸収割合
の増加により、ボイド反応度を従来のボイド係数，−８
×１０−４Δｋ／ｋ／％ｖｏｉｄの約半分の大きさの負
の値とする効果がある。

【００４２】また、水ロッド大型化を、燃料集合体大型
化により実現しているため、従来例と同等の燃料インベ
ントリ，冷却材流路面積を実現している。これにより、
従来例と同等の燃料経済性，炉心圧損を実現する効果が
ある。

【００４３】さらに、炉心外径５．３ｍｍ　の原子炉を
本実施例の燃料集合体により構成する場合、その体数は
３９２体程度であり、制御棒本数は１７７本程度とする
ことができる。

【００４４】第２の実施例を図２に示す。燃料棒は１５
行１５列の格子状に配置されていて、燃料集合体中心部
に１本の大型水ロッドを持つ。この水ロッドは、１辺が
約８７ｍｍで、燃料棒７行７列分正方形状の、４隅が各
々燃料棒１本分ほど欠けた燃料棒４５本分の領域を占有
する形状を持つ本実施例の燃料の濃縮度は約８ｗｔ％で
ある。

【００４５】第２実施例の燃料集合体のチャンネルボッ
クス内幅は約２１０ｍｍであり、燃料棒径は約１１ｍｍ
である。

【００４６】第２実施例における水ロッドは、燃料棒配
列の最外周から数えて４層目よりも内側に集中されてい
る。この比較的大型の水ロッドを配置したことにより、
チャンネルボックス内のボイドがつぶれて中性子スペク
トルが軟らかくなった場合でも、水ロッド内の冷却水に
吸収される熱中性子が多いため、反応度投入を小さくす
ることができる。すなわち、本実施例の燃料集合体では
、ボイド係数を小さな負の値に抑えることができる。

【００４７】第２実施例の燃料集合体を用いて炉心を構
成する場合、隣り合う燃料集合体との間に水ギャップ６
が形成される。この水ギャップ領域には、制御棒５が挿
入される。本実施例も、第１実施例と同様、２本の制御
棒を挿入している。本実施例を用いた炉心においては、
燃料集合体の格子ピッチＬは約２３０ｍｍである。この
ため燃料集合体内のウランインベントリ割合は、従来の
燃料集合体１Ａとほぼ同等の量となる。また、燃料棒を
冷却する冷却材が流れる領域の面積割合も従来の燃料集
合体と同等になる。したがって、本燃料を用いて炉心を
構成する場合、ポンプ等の設備はこれまでと同じ物でよ
い。これは炉心圧損が前記公知燃料と同等であるためで
ある。

【００４８】本炉心の水対ウラン原子数比は冷却材ボイ
ド率４０％のとき約５である。

【００４９】水ロッドの面積は約６３ｃｍ２　であり、
格子面積の約１１％程度である。

【００５０】本実施例の効果は、第１の実施例と同様で
ある。

【００５１】第３の実施例を図３に示す。第３実施例は
、燃料棒が１５行１５列の格子状に配置されていて、燃
料集合体中心部に１本の大型水ロッドを有する。この水
ロッドは、燃料棒３７本分が配置可能な領域を占有する
形状を有する。本実施例の燃料の濃縮度は約８ｗｔ％で
ある。

【００５２】第３実施例の燃料集合体のチャンネルボッ
クス内幅は約２０６ｍｍであり、燃料棒外径は約１１ｍ
ｍである。

【００５３】第３実施例における水ロッドは、燃料棒配
列の最外周から数えて４層目よりも内側に集中して配置
されている。この比較的大型の水ロッドを配置したこと
により、チャンネルボックス内のボイドがつぶれて中性
子スペクトルが軟らかくなった場合でも、水ロッド内の
冷却水に吸収される熱中性子が多いため、反応度投入を
小さくすることができる。すなわち、本実施例の燃料集
合体ではボイド係数を絶対値の小さな負の値にすること
ができる。

【００５４】第３実施例の燃料集合体を用いて炉心を構
成する場合、隣り合う燃料集合体との間に水ギャップ６
が形成される。この領域には、制御棒５が挿入される。 本実施例においては、燃料格子ピッチＬは約２２７ｍｍ
である。このため、集合体内のウランインベントリ割合
は、従来例の燃料集合体１Ａと同等の量となる。また、
燃料棒を冷却する冷却材が流れる領域の面積割合も前記
従来例の燃料集合体と同等になる。したがって、第３実
施例の燃料集合体を用いて炉心を構成する場合、ポンプ
等の設備はこれまでと同じ物でよい。

【００５５】本炉心の水対ウラン原子数比は冷却材ボイ
ド率が４０％のとき約５である。

【００５６】水ロッドの面積は約５２ｃｍ２　であり、
格子面積の１０％程度である。

【００５７】本実施例の効果は、第１の実施例の効果と
同等のものである。

【００５８】次に、第４の実施例の燃料集合体を図５に
示す。本実施例は、図１の実施例の水ロッド横断面積の
約１／４の横断面積を持つ４体の水ロッド４を持つ燃料
集合体である。この４体の水ロッドは、燃料棒を１本配
置可能なすきまがあくように並べられている。この隣り
合う水ロッド間のすき間には、長さが、他の大部分の燃
料棒長さの約１／３以下である部分長燃料棒７が配置さ
れる。この部分長燃料の上部は冷却材流路である。冷却
材は燃料棒から熱エネルギを受け取るので、燃料集合体
下部では、冷却材ボイド率は小さく、０％に近いが、上
部では７０％程度のボイド率になる。このため、燃料集
合体下部は水が多くなっていて、この下部断面で約６０
ｃｍ２　の面積を持つ水ロッドを１本配置すると、冷却
材ボイド率が０％になったとき、複数本の小さな横断面
積を持つ水ロッドを配置した燃料集合体に較べて、ボイ
ド係数が絶対値の小さい負の値になることからもわかる
ように反応度は低下することになる。このため、本実施
例は、燃料集合体の下部約１／３の領域での反応度を増
加させるため、合計の横断面積が約６０ｃｍ２となる４
体の水ロッドを隣り合う水ロッドとの間に、他の燃料棒
の１／３以下の長さの部分長燃料棒を配置し、水対ウラ
ン原子数比を小さくした。燃料集合体の下部１／３以下
の領域は、もともと冷却材ボイド率が小さく０％に近い
ので、たとえ原子炉の圧力上昇等によりボイドがつぶれ
ても、ボイド変化による反応度変化は小さい。一方、燃
料集合体の軸方向の上部２／３の領域では、部分長燃料
の上部領域であるため、４体の水ロッドの間のすき間は
冷却材流路であり、通常の原子炉運転状態では、ボイド
率が４０％以上のボイド水により満たされる。このため
、この領域のボイド水中に、他の場所から散乱されてき
た熱中性子のうち、その大部分は次の散乱により４体の
水ロッド中に移動することになり、第１の実施例の水ロ
ッドを使用した時とほぼ同じボイド係数が達成可能であ
る。

【００５９】このように、本実施例によれば、ボイド係
数を絶対値が小さい負の値にする効果があり、また、燃
料集合体下部における反応度、したがって本燃料集合体
の反応度を向上する効果がある。

【００６０】また、本実施例に示した水ロッド配置、短
尺燃料棒配置は、燃料格子配列が奇数配列の場合に適し
たものである。すなわち、偶数配列の燃料格子において
、４体の水ロッドを、隣り合う水ロッドの間に燃料棒を
配置できる領域をあけて置く場合、水ロッド間に配置可
能な燃料棒は２列程度となる。ここに部分長燃料棒を配
置すると、熱中性子利用率が向上し、水ロッドによる中
性子弱吸収機能が効きにくくなるため、ボイド係数の絶
対値が大きくなってしまう。したがって、本実施例のよ
うに、燃料集合体チャンネルボックス内幅が２１０ｍｍ
程度の場合、燃料格子配列は１５行１５列とすることが
適している。

【００６１】

【発明の効果】本発明は、燃料集合体を大型化して、集
合体中央部の水ロッド面積を大きなものにしている。水
ロッド面積の増大により、ボイド係数を、−４×１０−
４Δｋ／ｋ／％ｖｏｉｄにする効果がある。

【００６２】また、燃料集合体の大型化は、燃料インベ
ントリ，冷却材流路を従来例と同等にする効果があり、
これはすなわち、燃料経済性，炉心圧損を、従来技術に
よるボイド係数低減方法を実施した場合に較べ、改善し
、従来燃料と同等にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である燃料集合体の横断面
図である。

【図２】本発明の第２実施例の燃料集合体の横断面図で
ある。

【図３】本発明の第３実施例の燃料集合体の横断面図で
ある。

【図４】濃縮度をパラメータにしたときの、減速材対燃
料比と無限増倍率との関係を示す特性図である。

【図５】本発明の第４実施例の燃料集合体の横断面図で
ある。

【図６】従来の燃料集合体の横断面図である。

【図７】水対ウラン原子数比（減速材対燃料比に等しい
）と無限増倍率，熱中性子利用率及び共鳴を逃れる確率
との関係を示す特性図である。

【図８】水ロッド面積とボイド反応度及び無限増倍率と
の関係を示す特性図である。

【図９】燃料格子に占める水ロッド面積割合と無限増倍
率の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１…燃料集合体、２…チャンネルボックス、３…燃料棒
、４…水ロッド、５…制御棒、６…水ギャップ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の燃料棒と少なくとも１本のボイド係
   数低減棒とを束ね、外側は横断面がほぼ正四角形のチャ
   ンネルボックスで囲まれた沸騰水形原子炉用燃料集合体
   において、ボイド係数低減棒の横断面積の合計が、５５
   ｃｍ２以上６５ｃｍ２以下であることを特徴とする燃料
   集合体。
2. 【請求項２】前記合計の横断面積を有する１本のボイド
   係数低減棒を有する請求項１の燃料集合体。
3. 【請求項３】前記ボイド係数低減棒は、燃料棒格子配列
   の最外周から数えて４層目よりも内側にある請求項２の
   燃料集合体。
4. 【請求項４】前記チャンネルボックスの内幅が２０３ｍ
   ｍ以上２２２ｍｍ以下である請求項１，２または３の燃
   料集合体。
5. 【請求項５】前記燃料棒格子配列が１５行１５列である
   請求項３または４の燃料集合体。
6. 【請求項６】横断面積の合計が、５５ｃｍ２以上６５ｃ
   ｍ２以下となる複数本のボイド係数低減棒を、ボイド係
   数低減棒同志の間に燃料棒が１本配置可能なすき間をあ
   けて配置し、かつこのすき間に、燃料棒全長が他の大部
   分の燃料棒有効長の１／３以下である部分長燃料棒を配
   置した請求項５の燃料集合体。