JPH07167974A

JPH07167974A - 燃料集合体

Info

Publication number: JPH07167974A
Application number: JP5315128A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ueda; 精植田; Toru Mitsutake; 徹光武
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力損失の低減と、燃料の健全性確保と、軸方
向の出力分布および可燃性毒物添加燃料棒制限の緩和を
はかる。【構成】燃料バンドル７内の水棒３に燃料バンドル７内
を流れる冷却水の下流側の２カ所にスペーサ４を保持す
るスペーサ保持体18を設ける。スペーサ保持体18内には
冷却水の旋回羽根16が設けられている。また、燃料バン
ドル７の有効発熱部の下流部分で上下に隣接するスペー
サ保持体18の間にはフロー制御材20を装着する。これに
より冷却水の流れに伴うスペーサ保持体18内の旋回羽根
16による水棒３へ発生する回転力と、フロー制御材20へ
発生する回転力とが全体としてほぼ相殺し、圧力損失の
低減をはかり、燃料の健全性を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料集合体に係り、特に
燃料バンドに組み込んだ水棒周囲の冷却水を効果的に燃
料棒の方へ変流させることができるように構成した燃料
集合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲと記す）
では、方形のチャンネルボックス内に多数の燃料棒が規
則的に配列され、燃料棒間を中性子減速材兼冷却材であ
る（以下、冷却水と記す）が下方（上流）から上方（下
流）に向けて流れている。冷却水は燃料棒で発生した熱
を奪って流れるため、沸騰が生じ、生じた蒸気をタービ
ンへ導き発電をするのがＢＷＲの基本的な構成である。

【０００３】図７ないし図９を用いて最近実用化される
ようになったＢＷＲの燃料集合体を説明する。図７
（Ａ）は燃料集合体の縦断面図である。燃料集合体１
は、多数の燃料棒２と水棒３が複数のスペーサ（ＳＰ）
４，上部タイプレート（ＵＴＰ）５及び下部タイプレー
ト（ＬＴＰ）６により規則的に配列されて燃料バンドル
７とされ、チャンネルボックス８の内部に収納されたも
のである。燃料棒２と上部タイプレート５との間には外
部スプリング９が介在されている。

【０００４】燃料棒２は同図（Ｂ）に示すごとく、上下
部端栓10，11で密封された金属製被覆管12内に多数の燃
料ペレット13を装填して構成されている。燃料棒２の外
形は一般に円筒形で上下端部を除き一様であり、しかも
通常すべての燃料棒は外形が同一に統一されている。な
お、図１（Ｂ）中14は上部プレナムで、この上部プレナ
ム14内にプレナムスプリング15が挿着されている。

【０００５】水棒３は初期のＢＷＲ用燃料集合体には用
いられていなかったが、燃料の濃縮度が高められるにし
たがって必要となり、水棒３を使用した最初の段階では
燃料棒２と外形がほぼ等しい水棒（本明細書ではこれを
細径水棒と呼ぶ）が１本、次の段階では２本、その次の
段階では４本の燃料棒を廃止してその空間を占める太径
水棒（本明細書ではこれを４セル水棒と呼ぶこともあ
る）が採用されるようになった。

【０００６】燃料の改良設計はさらに進行中であり、７
本の燃料棒を廃止して２本の太径水棒を採用したり、９
本の燃料棒を廃止して１本の断面円形あるいは正方形の
さらに太径の水棒（本明細書では超太径水棒と呼ぶ）を
有するＢＷＲ燃料集合体も一部採用されるようになって
いる。

【０００７】このような太径ないし超太径水棒は冷却水
に対して広い濡れ面積を有するため、冷却水の流れに対
して比較的大きな圧力損失を生じることが知られてい
る。図７（Ｃ）に示す水棒３は前述の４セル水棒の例で
ある。上部と下部は耐震問題と前記圧力損失問題を緩和
した設計となっている。

【０００８】なお、水棒の内部には沸騰しない程度に緩
やかに炉水が流れており、その水によって中性子の効果
的な減速をはかっている。図８（Ａ）は図７において水
棒の直径が小さい細径水棒３を使用した場合の燃料集合
体の横断面を、図８（Ｂ）は水棒３の直径が大きい太径
水棒を使用した場合の燃料集合体の横断面を示してい
る。

【０００９】図９は燃料バンドル７の軸方向出力分布、
および冷却水沸騰に伴って発生する水蒸気（ボイド）の
割合の軸方向分布を図９（Ａ）で模式化した燃料バンド
ル７と対比して示したものである。通常の燃料バンドル
７は同図（Ａ）に示すように７個のスペーサ（ＳＰ１〜
ＳＰ７で示す）４と上下部のタイプレート（ＵＴＰ，Ｌ
ＴＰ）５，６により多数の燃料棒２と水棒３が規則的に
配列され一体化されている。

【００１０】同図（Ｂ）に示す出力分布において上部と
下部が格段に低下しているのは、これらの部分の燃料の
濃縮度を中性子経済性向上の観点から大幅に低下させて
いるためであり、近年の望ましい設計とされている。

【００１１】同図（Ｃ）は出力運転時の代表的なボイド
割合の軸方向分布を示している。出力分布が上方で低下
傾向にあるのは主として上方においてボイド割合が高
く、中性子の減速効果が低下しているためである。上方
において燃料棒の一部を除去すれば相対的に冷却水と燃
料との体積割合が増加し、上方における出力の低下を緩
和することができる。

【００１２】本願発明者の一人はこの点に着眼し、短尺
燃料（Part Length Rod:ＰＬＲと呼ばれている）の概念
を特許公開公報：特開昭５２−５０４９８号公報（実公
昭６１−１０２３９号公報）に開示した。ＰＬＲの概念
を取り入れた燃料集合体は実際の発電用原子炉に装荷さ
れるようになった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ＰＬＲの概念を採用し
た燃料集合体に対して、改良概念が特開平５−８７９６
４号公報と特開平５−１５００６６号公報に提案されて
いる。いずれも基本的にはＰＬＲの上部に形成された冷
却水流炉に冷却材の圧力損失の少ない部材を配置して燃
料棒に対する冷却効果を高めると共に、効果的にボイド
を排出して中性子の減速特性を向上するものである。

【００１４】しかしながら、特開平５−８７９６４号公
報ではＰＬＲの上部で燃料棒が除去され空間（vanishin
g Rod と呼ばれることがあり、本明細書ではＶＲまたは
ＶＲ空間と呼ぶ）に燃料棒と同程度またはやや大きい直
径のボイド排出管を配置しているが、冷却水の濡れ面積
が大きいことから冷却水の圧力損失の低下が期待通りに
生じない可能性がある。またボイド排出管自体が比較的
大きいために、中性子吸収効果により出力低下を招く恐
れがある。

【００１５】一方、特開平５−１５００６６号公報では
ボイド排出管は廃止され、ＰＬＲの頭部やスペーサに、
あるいは上下に隣接するスペーサ間に旋回羽根が装着さ
れている。これらは前者の欠点を排除した優れたものと
考えられるが、燃料集合体の組み立て時に作業性が複雑
化する点などへの対応は考慮されてない。

【００１６】上記特開平５−１５００６６号公報にはさ
らに細径水棒に旋回羽根を装着した優れた実施例が開示
されているが、スペーサの保持手段に新たな課題を引き
起こしている。また、水棒やスペーサに発生する冷却水
の流れの偏向に伴い発生する回転応力に対する対策は考
慮されてない。

【００１７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、圧力損失の低減し、燃料の健全性確保し、軸
方向の出力分布の緩和をはかり、高燃焼度燃料やＰｕ−
Ｕ混合（ＭＯＸ）燃料で問題となる可燃性毒物添加燃料
棒本数制限の緩和などに資することができる燃料集合体
を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の燃料棒
と少なくとも１本の水棒とを複数のスペーサ，上部タイ
プレート，及び下部タイプレートを用いて格子状（水棒
は１セル以上のセルを占有しても良い）に配列して一体
化した燃料バンドルを、チャンネルボックス（流路規定
筒）で取り囲んで構成した燃料集合体において、前記水
棒の直径は、燃料棒１本あたり占有する格子空間を１セ
ルとするとき、複数の燃料棒ｎ本を除去して形成される
ｎセルの等価直径より小さく、前記水棒には前記燃料バ
ンドルの内部を流れる冷却水の下流側の少なくとも２ヶ
所に、前記スペーサを保持するためのスペーサ保持筒が
該水棒を取り囲むように装着され、かつ前記スペーサ保
持筒は前記最下流側のスペーサ保持筒を除き、冷却水旋
回羽根が内装され、さらに、燃料バンドルの有効発熱部
全長の略１／３ないし２／３の長さの下流側で上下に隣
接するスペーサ保持筒の間には冷却水流を水棒側面から
遠ざけるフロー制御材が装着されており、冷却水の流れ
に伴う前記スペーサ保持筒内部の旋回羽根と前記フロー
制御材による水棒へ発生する回転力とが全体として略相
殺するように構成されていることを特徴とする。

【００１９】また、前記冷却水旋回羽根は前記スペーサ
下流側端面から下流に向け突出するように装着されてお
り、燃料バンドルの有効発熱部全長の略１／３ないし２
／３の長さで冷却水の上流側には非沸騰水を案内する非
沸騰水案内管が該水棒を取り囲むように装着されてお
り、前期非沸騰水案内管にはその管材部に可燃性毒物を
含有し、前記フロー制御材はその下流側端面がそれに続
くスペーサの上流側端面との間に少なくとも５cm離間す
るように配設されたことを特徴とする。

【００２０】

【作用】請求項１による発明は、スペーサが従来例と同
様に保持されると共に、燃料集合体の組み立てが従来例
と同様に可能である。また、少なくとも冷却水の圧力損
失が大きい下流側で太径水棒を必要としないため、冷却
水の圧力損失を低減でき、熱水力学的安定性が向上す
る。さらに、冷却水に旋回流を発生させて冷却特性を向
上させているにも拘らず、細径水棒やスペーサに加わる
回転応力が相殺されて燃料の健全性が確保される。

【００２１】請求項２の付加により、スペーサ下流の長
い範囲にわたり細径水棒の周りに冷却水の旋回流が保た
れ、燃料に対する冷却特性が向上する。請求項３の付加
により、下流側の冷却特性が向上する。

【００２２】請求項３の付加により、請求項１の構成と
相乗してスペーサ上流側で生じがちな冷却不足による燃
料焼損問題が緩和される。請求項４および５の付加によ
り、さらに軸方向の出力分布平坦化と可燃性毒物含有燃
料棒本数制限の緩和が計られる。

【００２３】

【実施例】本発明に係る燃料集合体の各実施例を図１か
ら図６を参照して説明する。

【００２４】なお、各図ともそれぞれの実施例に対向
し、図７から図９と同一部分には同一符号を付して重複
する部分の説明は省略する。

【００２５】図１は本発明の第１の実施例を示したもの
であり、（Ａ）は図９（Ａ）と同一図、（Ｂ）は（Ａ）
と対応し本実施例における細径の水棒を示す縦断面図、
（Ｃ）は（Ａ），（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿って切断した場
合の燃料集合体を示す横断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ部
を拡大して示す斜視図、（Ｅ）は（Ｂ）のＥ部の詳細を
説明した図、（Ｆ）は（Ｂ）のＦ部の詳細を説明した図
である。

【００２６】図１（Ａ）において、燃料バンドル７には
スペーサ４がＳＰ１〜ＳＰ７まで設けられている。スペ
ーサ４は冷却水の圧力損失を生じる点では下流側（ＳＰ
５〜７付近）で枚数は少い程好ましいが、燃料棒からの
除熱特性としては多い程好ましい。

【００２７】燃料バンドル７の燃料棒の燃料の濃縮度は
ＬＴＰ近傍とＳＰ７近傍とは天然ウラン、減損ウランな
ど核分裂性核種の濃度の低いものを用いる。冷却水の残
留冷却能力はＳＰ７付近で非常に小さくなっている。

【００２８】このような場合にはＳＰ７付近の発熱率が
大幅に低下しているため、燃料棒の焼損は生じない。ま
た、燃料棒の濃縮度が軸方向に一様な場合にはＳＰ７付
近でも焼損を生じる可能性があるため、ＳＰ７にも
（Ｄ）で示すような構成を採用する。

【００２９】図１（Ｂ）に示す細径水棒３の外側にはＳ
Ｐ１〜ＳＰ４の範囲に連続した太管の太長尺管17が設け
られている。ＳＰ５とＳＰ６に対応する部分に旋回羽根
16と太短尺管18が設けられ、ＳＰ７の部分に太短尺管18
が設けられている。ＳＰ４とＳＰ５との間、ＳＰ５とＳ
Ｐ６との間およびＳＰ６とＳＰ７との間にはフロー制御
材20が設けられている。

【００３０】図（Ｃ）に示すようにこの実施例では燃料
棒２が８×８に配列され、中央の２×２の燃料棒２が取
り除かれ、燃料集合体の全長を通じて一本の燃料棒２と
略同一の細径水棒３が配置されている。細径水棒３の中
には沸騰が生じない程度に穏やかな冷却水の流れがあ
る。冷却水は下側（冷却水の流れで上流側）から上側
（下流側）へ向けて流れる。

【００３１】ＳＰ５，６，７の位置にはそれぞれ短尺太
管の太短尺管（外径は太長尺管17と略同一）18が配置さ
れている。それら太短尺管18には図１（Ｄ）および
（Ｆ）に示すようにスペーサ保持体19が取り付けられて
いる。

【００３２】太長尺管17の第１の目的は、従来の太径の
水棒と異なり、下流側へ非沸騰水を案内することにあ
り、第２の目的はスペーサを保持する保持片を設ける点
にあり、第３の目的は太長尺管17の管材内に図１（Ｆ）
に示すようにたとえばＧｄメタルまたはＺｒにＧｄ₂Ｏ
₃を含めたサーメットなどの可燃性中性子毒物21を含有
させ、軸方向の出力分布の平坦化に寄与させると共に、
運転サイクルの終了時期（ＥＯＣ）を除く期間に於ける
炉心の過剰反応度を抑制することにある。

【００３３】従来の太径の水棒３は図７（Ｃ）に示した
ようにＬＴＰとＵＴＰ近傍を除き太径であったが、中性
子減速効果改良の点ではＳＰ１〜ＳＰ３の範囲は必ずし
も太径とする必要はなかった。本実施例ではそれにも拘
らず太径に形成しているが、その理由は前述した通りで
ある。

【００３４】太長尺管17はその上下端において細径水棒
３に同軸的に固着されており、両管の間を非沸騰水が流
れている。ＳＰ４の下流側で排出された冷却水は、図
（Ｅ）で示すように逆円錐体をその軸において細径水棒
３を貫通させたフロー制御材20により、燃料棒２が介在
する外周方向へ変流される。

【００３５】フロー制御材20は細径水棒３の外周に装着
されており、たとえば特開平５−１５００６６号公報に
示されている旋回羽根に比べて投影面積が大きく、大き
な半径の旋回流が発生する。このフロー制御材は20は逆
円錐型であるため細径の水棒３に回転応力を発生させる
ことはない。慣性の大きい非沸騰水が燃料棒側へ変流す
る反動で気泡（ボイド）は細径水棒３の周りへ集まりや
すくなる。

【００３６】すなわち、燃料棒２からの除熱特性が向上
する。ボイドは、分散状態よりも集中化した方が非沸騰
水とのスリップ抵抗が減少するため非沸騰水に比べて上
昇する流速が増加し、細径水棒３の近傍を非沸騰水より
高速で上昇する。

【００３７】その結果として燃料集合体の断面としてみ
るとボイド割合が低下し、中性子減速特性が向上する。
ＳＰ５部とＳＰ６部には太短尺管18が細径水棒３に同心
的に固着され、その外表面にはスペーサ保持片19が取り
付けられている。

【００３８】スペーサ保持片19内には図１（Ｄ）に示す
ように旋回羽根16が下流側へ若干長く例えば１−５cm程
度突出するように装着されている。この旋回羽根16は太
短尺管18に装着した後、細径水棒３に装着したり、細径
水棒３に直接装着することができるが、直接装着方式の
方が旋回羽根16の流体に対する安置性が良く、また燃料
バンドル７に対する応力の伝ぱんも少ない。

【００３９】この旋回羽根16により、慣性の大きい水は
外周の燃料棒２側へ変流されるが慣性の小さいボイドは
殆ど変流されない。むしろ、水の変流により反動として
ボイドは細径水棒３の周りへ集まってくる事になる。ス
ペーサ４の上流側端と前記逆円錐体の底面とは５ないし
10cm程度離し、特に必要なスペーサ上流側での冷却特性
を向上させた。

【００４０】なお、ＳＰ５部の太短尺管18内部の旋回羽
根16とＳＰ６部のそれとは旋回方向を逆としているた
め、冷却水流に起因する細径水棒３への回転応力は相殺
され、その結果、燃料バンドル７への捩じり力は発生し
ない。それでいて冷却水自体にはスペーサ４間で旋回流
が存在し、冷却特性を向上させている。

【００４１】なお、本実施例ではＳＰ７部には上述の一
般的傾向から旋回羽根16は設けていない。しかし燃料の
設計により必要性を生じた場合には、前記応力があまり
大きく生じない範囲でそれを設けても良い。その一例と
して、ＳＰ７部でも比較的高出力となる設計がある。

【００４２】また、本実施例ではフロー制御材20として
逆円錐体を用いたが、燃料集合体の設計によっては逆角
錐体（断面正方形に限定しない）や逆楕円体などを用い
る事もできる。

【００４３】図２は９×９燃料集合体に適用した本発明
の第２の実施例であり、同図（Ａ）は図１（Ａ）と同じ
である。（Ｂ）が本発明の主要部を説明する縦断面図、
（Ｃ）は太短尺管18を同心的に細径水棒３の周りに装着
した部分、（Ｄ）はそれを装着していない部分の燃料集
合体を示す横断面図である。

【００４４】本第２の実施例が第１の実施例と異なる点
は、９行９列配置の燃料集合体の内部から７本の燃料棒
を取り除き、上流側に太長尺管17を設けていない点と、
細径水棒３が１本でなく２本使用している点と、さらに
スペーサ４のＳＰ３とＳＰ４にも旋回羽根16を設け、か
つＳＰ３とＳＰ４の間にも逆円錐体のフロー制御材20を
設けている点である。その他の点は第１の実施例と同様
なので、その説明は省略する。

【００４５】本第２の実施例によれば、効果的な気水分
離が生じ、ボイドの排出ができ、燃料バンドル７内のボ
イド割合が低下する。太長尺管17は燃料の設計条件によ
りこの実施例では必要ないとしている。また、逆円錐の
フロー制御材20の高さを２本の細径水棒３の間で若干変
えてフローの干渉による制御特性の低下を防ぐ試みが採
用されている。

【００４６】図３は９×９燃料集合体に適用した本発明
の第３実施例である。同図（Ａ）は図１（Ａ）と同様で
ある。（Ｂ）が本発明の主要部を説明する縦断面図、
（Ｃ）は太短尺管18を同心的に細径水棒３の周りに装着
した部分、（Ｄ）はそれを装着していない部分の燃料集
合体を示す横断面図である。

【００４７】本第３の実施例が第１および第２の実施例
と異なる点は、９×９燃料集合体の中心部から３行３列
の９本の燃料棒を取り除き、上流側にＰＬＲ（図３中、
Ｐで示す）を設け、下流側は燃料棒２が除去されたＶＲ
空間となっており、実質的にはこのＶＲ空間に旋回羽根
16およびフロー制御材20を設けている。なお、図３
（Ｅ）は（Ｂ）のＥ部の詳細を示す図である。

【００４８】また、本実施例では細径水棒３が燃料集合
体の全長に延びているのは他の例と同様であるが、下端
近傍で従来例以上に非沸騰水と細径水棒３の内部へ取り
込み、ＳＰ４の上部かつＰＬＲの上部で吐き出し、細径
水棒３に取り付けられている逆円錐体のフロー制御材20
とＰＬＲ頭部に装着された旋回羽根23とによりその冷却
水を周辺の燃料棒へ吹き付ける構成となっている。

【００４９】図３（Ｅ）は細径水棒３に左向きの旋回羽
根22を巻き付けた状態を模式的に示したものである。Ｓ
Ｐ６とＳＰ７の間には右向き旋回羽根24を巻き付けてお
り、冷却水流により発生する回転応力が前者と後者とで
相殺するため燃料バンドル７へ捩じりの力が及ぶことは
ない。

【００５０】細径水棒３の頭部（下流末端）からの水の
吐き出し量は従来例と同程度でＳＰ４〜ＳＰ７において
細径水棒３内にボイドが発生しない程度とされている。
ただし細径水棒３の直径が小さいためボイドが生じても
従来の水棒の場合と異なり、大きな問題とはならない。

【００５１】つぎに図４から図６により本発明に係る第
４から第６の実施例を説明する。いずれの実施例でも、
設計に応じて図１（Ｂ）ないし図３（Ｂ）で説明した細
径水棒３への旋回羽根16，22〜24およびフロー制御材20
を取り付けることができる。これら第４から第６の実施
例での特徴的な点は、燃料集合体内の燃料棒２の配置に
独特の工夫が施されている点である。

【００５２】すなわち、図４と図５に示す第４および第
５の実施例では燃料棒２を４本一組のミニバンドルが４
個集まってサブバンドルを構成し、４個のサブバンドル
を仕切って十字型に燃料棒２が配置され、中央に図１
（Ｂ），図２（Ｂ）および図３（Ｂ）で説明した何れか
の細径水棒３が配置されている。ミニバンドルの周りに
は比較的広い冷却水の通路が開かれており、いずれの燃
料棒２も良好な冷却特性が得られるようになっている。

【００５３】燃料棒２の間隔が一様でない場合には冷却
水の流れが非均一となり、冷却特性に悪い影響を及ぼす
問題があるが、両実施例とともこの問題を解消した構成
となっている。なお、ミニバンドルの構成により中性子
の共鳴を逃れる確率が増大し、燃料集合体の中性子増倍
率が増大する。

【００５４】燃料バンドルの中央部にやや広い冷却水通
路が形成されているが、これによって燃料バンドル内部
の中性子スペクトルが軟化し、出力ピーキングの緩和に
寄与している。図６に示す第６の実施例が図４および図
５に示す第４および第５の実施例と異なる点は、ミニバ
ンドルがなく、４×４のサブバンドルとなっている点で
ある。

【００５５】このためミニバンドル内部は下流において
除熱特性が低下する。その解決策として、Ｐ₁及びＰ₂
で示す２種類のＰＬＲが配置されている。Ｐ₁側の方が
一般に熱的に厳しくなりがちであるため、Ｐ₁の方がＰ
₂より短尺化されている。

【００５６】２×２のミニバンドルより４×４のサブバ
ンドルの方が若干ながら中性子増倍率が高くなる。図３
（Ｂ）に示したようにＰで示すＰＬＲの頭部に旋回羽根
23を装着すると、冷却特性を向上することができる。

【００５７】以上本発明の実施例についてＢＷＲ燃料を
代表的に取り上げ詳細に説明したが、本発明はＢＷＲに
限定する必要はない。例えば我が国やイギリスで開発さ
れた重水減速・沸騰軽水冷却型原子炉（我が国では新型
転換炉ＡＴＲと呼ばれている）でも殆ど事情は同じであ
る。本発明の概念は高転換炉や加圧水型原子炉，高速炉
などにも応用できる。

【００５８】また、上記実施例では細径水棒の直径は燃
料棒のそれと略同一の場合について説明したが、複数の
燃料棒ｎ本の占めるｎセルの断面積より小さく、細径水
棒の周りに太径の管，旋回羽根，フロー制御材などを装
着した場合に、最外周の部分の投影断面積がｎセルの占
有する断面積より大きくならないような水棒は本発明の
細径水棒に含まれる。

【００５９】この様な水棒の直径は、設計される特定の
燃料集合体において、好適な減速材（冷却水）と燃料と
の比率，冷却特性，フローの安定性などが得られるよう
に、冷却水の流速，旋回羽根，フロー制御材などの形
状，構造との設計関係において決定される。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、太径水棒なしに冷却水
下流における良好な中性子減速特性が得られ、冷却水の
圧力損失が低減され、熱水力学的安定性が向上する。ま
た、燃料集合体に対する冷却水流による捩じれ応力も発
生しない。さらに、軸方向出力分布の平坦化や炉心の過
剰反応度の抑制をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明に係る燃料集合体の第１の
実施例における燃料バンドルを模式的に示す縦断面図、
図１（Ｂ）は図１（Ａ）における細径水棒を示す概念
図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）および（Ｂ）のＣ−Ｃ線に
沿って切断した場合の燃料集合体を示す横断面図、図１
（Ｄ）は図１（Ｂ）のＤ部を拡大して示す斜視図、図１
（Ｅ）は図１（Ｂ）のＥ部を拡大して示す斜視図、図１
（Ｆ）は図１（Ｂ）のＦ部を拡大して一部斜視図で示す
縦断面図。

【図２】図２（Ａ）は本発明に係る燃料集合体の第２の
実施例における燃料バンドルを模式的に示す縦断面図、
図２（Ｂ）は図２（Ａ）における細径水棒を示す概念
図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）における太短尺管を横断す
る位置の燃料集合体の横断面図、図２（Ｄ）は太短尺管
もフロー制御材も装着していない細径水棒部分を横断す
る位置の燃料集合体を示す横断面図。

【図３】図３（Ａ）は本発明に係る燃料集合体における
燃料バンドルを模式的に示す縦断面図、図３（Ｂ）は図
３（Ａ）における水棒を示す概念図、図３（Ｃ）は図２
（Ｃ）に対応する横断面図、図３（Ｄ）は図３（Ｂ）に
対応するＰＬＲ燃料存在部分の燃料集合体を示す横断面
図、図３（Ｅ）は図３（Ｂ）のＥ部を拡大して示す斜視
図。

【図４】本発明に係る燃料集合体の第４の実施例を示す
横断面図。

【図５】本発明に係る燃料集合体の第５の実施例を示す
横断面図。

【図６】本発明に係る燃料集合体の第６の実施例を示す
横断面図。

【図７】図７（Ａ）は従来の燃料集合体を示す縦断面
図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）における燃料棒を一部側面
で示す縦断面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）における太径
水棒を示す斜視図。

【図８】図８（Ａ）は図７（Ａ）において、細径水棒を
使用した場合の燃料集合体を示す横断面図、図７（Ｂ）
は同じく太径水棒を使用した場合の燃料集合体を示す横
断面図。

【図９】図９（Ａ）は図７における燃料バンドルを模式
的に示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）における軸方向出力
分布を示す特性図、（Ｃ）は同じく軸方向ボイド割合分
布を示す特性図。

【符号の説明】

１…燃料集合体、２…燃料棒、３…水棒（細径水棒）、
４…スペーサ、５…上部タイプレート、６…下部タイプ
レート、７…燃料バンドル、８…チャンネルボックス、
９…外部スプリング、10…上部端栓、11…下部端栓、12
…被覆管、13…燃料ペレット、14…上部プレナム、15…
プレナムスプリング、16…旋回羽根、17…太長尺管、18
…太短尺管、19…スペーサ保持体、20…フロー制御材、
21…可燃性中性子毒物、22…左向き旋回羽根、23…旋回
羽根、24…右向き旋回羽根。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の燃料棒と、少なくとも１本の水棒
とを、複数のスペーサ，上部タイプレート，及び下部タ
イプレートを用いて格子状に配列して一体化した燃料バ
ンドルを、チャンネルボックスで取り囲んで構成した燃
料集合体において、前記水棒の直径は前記燃料棒１本あ
たり占有する格子空間を１セルとするとき、前記複数の
燃料棒ｎ本を除去して形成されたｎセルの等価直径より
小さく、前記水棒には前記燃料バンドルの内部を流れる
冷却水の下流側の少なくとも２ヶ所に前記スペーサを保
持するためのスペーサ保持体が前記水棒を取り囲むよう
に装着され、かつ前記スペーサ保持体は前記最下流側の
スペーサ保持体を除き、旋回羽根が内装され、前記燃料
バンドルの有効発熱部の下流側部分で上下に隣接する前
記スペーサ保持体の間にフロー制御材が装着されている
ことを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】前記旋回羽根は前記スペーサ下流側端面
から下流に向けて突出するように装着されていることを
特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項３】前記フロー制御材はその下流側端面が前
記スペーサの上流側端面との間に離間するように配設さ
れていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項４】前記燃料バンドルの有効発熱部の冷却水
の上流側には非沸騰水を案内する非沸騰水案内管が前記
水棒を取り囲むように装着されていることを特徴とする
請求項１記載の燃料集合体。
【請求項５】前記非沸騰水案内管にはその管材部に可
燃性毒物を含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。